一種相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像方法
【專利摘要】一種相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像方法，首先使得相機(jī)光軸和平行光管的光軸高度相同，將平行光管的焦面換為90度折轉(zhuǎn)焦面并安裝十字刻線靶標(biāo)，然后將兩個(gè)克拉燈分別放在90度折轉(zhuǎn)焦面光源放置處，在第二焦面處放置一個(gè)黑色光闌，調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺(tái)的水平角度和俯仰角度，使得兩個(gè)克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，最后將第一克拉燈換成攝像頭對(duì)十字刻線中心進(jìn)行實(shí)時(shí)成像；本發(fā)明可以快速準(zhǔn)確地確定相機(jī)與平行光管的相互位置關(guān)系和克拉燈與攝像頭的位置關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了相機(jī)焦面電荷耦合器件在平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)位置的快速成像。
【專利說(shuō)明】一種相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速成像的方法，特別是一種對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像的方法，適用于航天光學(xué)測(cè)繪相機(jī)在多相機(jī)系統(tǒng)集成測(cè)試過(guò)程中對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件的快速成像，屬于航天光學(xué)遙感器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)實(shí)時(shí)立體測(cè)繪圖像的廣泛需求，測(cè)繪相機(jī)一般采用兩臺(tái)或三臺(tái)相機(jī)成像，通過(guò)多臺(tái)相機(jī)在不同攝影時(shí)刻對(duì)地面同一景物成像實(shí)現(xiàn)立體測(cè)繪。因此，對(duì)于采用多臺(tái)線陣相機(jī)組合的測(cè)繪相機(jī)來(lái)說(shuō)，除了以往的主點(diǎn)、主距和畸變等常規(guī)內(nèi)方位元素參數(shù)需要精確校準(zhǔn)之外，還需要對(duì)多相機(jī)間的光軸夾角位置進(jìn)行精確保證，同時(shí)各相機(jī)電荷耦合器件線陣要求嚴(yán)格平行。目前對(duì)于多相機(jī)的高精度視軸夾角和線陣平行性的裝調(diào)和測(cè)試一般采用將相機(jī)的焦面在平行光管的無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處成像，利用平行光管對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件兩端4個(gè)角點(diǎn)成像，通過(guò)對(duì)各角點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)的角度來(lái)計(jì)算多相機(jī)的視軸夾角和相機(jī)的線陣平行性。因此相機(jī)焦面電荷耦合器件在平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)位置快速成像成了測(cè)試測(cè)繪多相機(jī)視軸夾角和線陣平行性的基礎(chǔ)。
[0003]目前采用的透過(guò)平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)焦面直接用肉眼觀察相機(jī)電荷耦合器件，反復(fù)調(diào)整相機(jī)、平行光管、克拉燈和攝像頭的位置與角度，力求對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件成像清晰圖像的方法，其調(diào)整工作量大，并且沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)，很難實(shí)現(xiàn)快速對(duì)相機(jī)的焦面成像。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像的方法，可以快速準(zhǔn)確地確定相機(jī)與平行光管的相互位置關(guān)系和克拉燈與攝像頭的位置關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了相機(jī)焦面電荷耦合器件在平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)位置的快速成像，最大程度上滿足了相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像的需求。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像方法，步驟如下:
[0006](1)將相機(jī)主體放置在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，將平行光管放置在三維調(diào)整臺(tái)上；所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)的水平測(cè)角精度和俯仰測(cè)角精度均優(yōu)于2"；
[0007](2)調(diào)整步驟(1)中的二維轉(zhuǎn)臺(tái)和三維調(diào)整臺(tái)，使得相機(jī)光軸和平行光管的光軸高度相同；
[0008](3)步驟(2)中的調(diào)整完成后，將平行光管的焦面換為90度折轉(zhuǎn)焦面，所述90度折轉(zhuǎn)焦面包括第一焦面和第二焦面；第一焦面的法線與平行光管軸線垂直，第二焦面的法線與平行光管的軸線平行；
[0009](4)在第一焦面上安裝十字刻線靶標(biāo)，十字刻線靶標(biāo)的中間十字不透光，其它地方透光，透光率為1:100 ;
[0010](5)將兩個(gè)相同的克拉燈分別放在第一焦面和第二焦面的光源放置處，放在第一焦面處的克拉燈為第一克拉燈，放在第二焦面處的克拉燈為第二克拉燈，所述光源放置處與第一焦面和第二焦面的距離均為克拉燈的焦距；
[0011](6)調(diào)整第一克拉燈的位置，使得第一克拉燈的光束在十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心處會(huì)聚為一個(gè)光斑，未被十字刻線遮擋的光束通過(guò)平行光管和相機(jī)的鏡頭后在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處會(huì)聚；
[0012](7)在第二焦面處放置一個(gè)黑色光闌，所述黑色光闌的中心位置為一個(gè)直徑2_的圓形通光孔，調(diào)整第二克拉燈的位置，使得第二克拉燈的光束在圓形通光孔處會(huì)聚為一個(gè)光斑，該光斑通過(guò)平行光管和相機(jī)的鏡頭后在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處會(huì)聚；
[0013](8)觀測(cè)第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面上的位置，若光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，則不對(duì)二維轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入步驟
(9)，若光斑沒(méi)有位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，則調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺(tái)的水平角度和俯仰角度，使得第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，進(jìn)入步驟(9)；
[0014](9)觀測(cè)第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑是否位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上的同一位置，若不位于同一位置，則調(diào)整第二克拉燈的水平角度和俯仰角度，使得第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上的同一位置，進(jìn)入步驟(10)，若位于同一位置，則不對(duì)第二克拉燈的水平角度和俯仰角度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入步驟(10)；
[0015](10)將第一克拉燈換成攝像頭，攝像頭連接電腦對(duì)平行光管十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，調(diào)整攝像頭的位置，使得十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心成像清晰，即完成成像系統(tǒng)的成像前調(diào)整過(guò)程；進(jìn)入步驟(11);
[0016](11)利用攝像頭對(duì)相機(jī)的無(wú)窮遠(yuǎn)焦面的電荷耦合器件進(jìn)行成像，從而完成相機(jī)的線陣平行性和視軸夾角測(cè)試。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:
[0018](1)本發(fā)明在原有對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件的成像方法研究的基礎(chǔ)上，建立了一種快速對(duì)電荷耦合器件定位的方法，并可運(yùn)用到相機(jī)的線陣平行性測(cè)試和測(cè)繪相機(jī)各相機(jī)視軸夾角的測(cè)試中，提升了相機(jī)系統(tǒng)集成的能力；
[0019](2)本發(fā)明通過(guò)雙克拉燈與平行光管相結(jié)合的成像方法對(duì)準(zhǔn)相機(jī)焦面，直接確定相機(jī)、平行光管、克拉燈和攝像頭的位置，不需要對(duì)這些儀器的位置進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)確定，保證了相機(jī)定位的準(zhǔn)確性，大大提高了裝調(diào)測(cè)試效率；
[0020](3)本發(fā)明將相機(jī)安裝在高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整相機(jī)的位置，結(jié)合第二克拉燈水平角度和俯仰角度的調(diào)整，可以確保成像系統(tǒng)的成像前調(diào)整的精度，從而保證了最終的成像精度和成像清晰度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明流程圖；
[0022]圖2為平行光管折轉(zhuǎn)焦面示意圖；
[0023]圖3為相機(jī)焦面定位測(cè)試示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地闡述。
[0025]一種相機(jī)焦面在平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)處快速成像的方法，其特征在于采用雙克拉燈在平行光管的折轉(zhuǎn)焦面處同時(shí)照射相機(jī)焦面，快速確定焦面成像時(shí)相機(jī)、平行光管、克拉燈和攝像頭的位置。
[0026]如圖1所示本發(fā)明流程圖，由圖1可知，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0027](1)如圖2所示，其中1表示放在第一焦面靶標(biāo)裝框處的第一克拉燈，2表示放在第二焦面位置處的第二克拉燈，3表示平行光管，4表示高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)，5表示待測(cè)相機(jī)，6表示三維調(diào)整臺(tái)。測(cè)試時(shí)將相機(jī)主體放置在高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，將平行光管放置在三維調(diào)整臺(tái)上；
[0028](2)根據(jù)步驟(1)中相機(jī)與平行光管的位置調(diào)整高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)和三維調(diào)整臺(tái)，使得相機(jī)光軸和平行光管的光軸高度相同；
[0029](3)步驟(2)中的調(diào)整完成后，將平行光管的焦面換為90度折轉(zhuǎn)焦面，所述90度折轉(zhuǎn)焦面包括第一焦面和第二焦面；第一焦面的法線與平行光管軸線垂直，第二焦面的法線與平行光管的軸線平行；折轉(zhuǎn)焦面如圖3所示，其中1，2，和3與圖2中定義一致，4表示平行光管的折轉(zhuǎn)焦面。折轉(zhuǎn)焦面可以兩部分光照，一部分為靶標(biāo)裝框處可放置光源，另一部分為折轉(zhuǎn)90度處可放置光源；
[0030](4)利用步驟(3)中的折轉(zhuǎn)焦面，在第一焦面上安裝十字刻線靶標(biāo)，十字刻線靶標(biāo)的中間十字不透光，其它地方透光，透光率為1:100 ;
[0031](5)根據(jù)步驟(4)將兩個(gè)相同的克拉燈分別放在第一焦面和第二焦面的光源放置處，放在第一焦面處的克拉燈為第一克拉燈，放在第二焦面處的克拉燈為第二克拉燈，所述光源放置處與第一焦面和第二焦面的距離均為克拉燈的焦距；
[0032](6)調(diào)整第一克拉燈的位置，使得第一克拉燈的光束在十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心處會(huì)聚為一個(gè)光斑，未被十字刻線遮擋的光束通過(guò)平行光管和相機(jī)的鏡頭后在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處會(huì)聚；
[0033](7)在第二焦面處放置一個(gè)黑色光闌，所述黑色光闌的中心位置為一個(gè)直徑2_的圓形通光孔，調(diào)整第二克拉燈的位置，使得第二克拉燈的光束在圓形通光孔處會(huì)聚為一個(gè)光斑，該光斑通過(guò)平行光管和相機(jī)的鏡頭后在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處會(huì)聚；
[0034](8)觀測(cè)第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面上的位置，若光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，則不對(duì)高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入步驟(9)，若光斑沒(méi)有位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，則調(diào)整高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)的水平角度和俯仰角度，使得第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，進(jìn)入步驟(9)；
[0035](9)觀測(cè)第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑是否位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上的同一位置，若不位于同一位置，則調(diào)整第二克拉燈的水平角度和俯仰角度，使得第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上的同一位置，進(jìn)入步驟(10)，若位于同一位置，則不對(duì)第二克拉燈的水平角度和俯仰角度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入步驟(10)；
[0036](10)將第一克拉燈換成攝像頭，攝像頭連接電腦對(duì)平行光管十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，調(diào)整攝像頭的位置，使得十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心成像清晰，即完成成像系統(tǒng)的成像前調(diào)整過(guò)程；進(jìn)入步驟(11);
[0037](11)利用攝像頭對(duì)相機(jī)的無(wú)窮遠(yuǎn)焦面的電荷耦合器件進(jìn)行成像，從而完成相機(jī)的線陣平行性和視軸夾角測(cè)試，用于相機(jī)的系統(tǒng)裝調(diào)。
[0038]具體實(shí)施例
[0039]我國(guó)某型號(hào)相機(jī)的系統(tǒng)集成過(guò)程中首次采用了對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像的方法，測(cè)試中使用了水平角度精度和俯仰角度精度均優(yōu)于2"的高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)，對(duì)相機(jī)的放大倍率優(yōu)于5倍的平行光管，放大倍率優(yōu)于500倍的攝像頭，焦距為50mm的克拉燈，透過(guò)比為1:100的十字刻線靶標(biāo)。經(jīng)過(guò)測(cè)試表明，應(yīng)用了本發(fā)明后，對(duì)相機(jī)焦面電荷耦合器件成像時(shí)經(jīng)過(guò)一次精密調(diào)整即可完成，大約耗時(shí)10分鐘；比起以往利用肉眼觀測(cè)焦面位置，反復(fù)調(diào)整相機(jī)、平行光管、攝像頭和克拉燈的位置，耗時(shí)3?4個(gè)小時(shí)才能完成測(cè)試大大提高了測(cè)試效率，在對(duì)相機(jī)焦面成像的清晰度上也可以大大提高，對(duì)實(shí)現(xiàn)相機(jī)線陣平行性測(cè)試精度優(yōu)于20"，視軸夾角測(cè)試精度優(yōu)于10"提供了有效地保障。
[0040]本發(fā)明中的方法可以應(yīng)用于高精度立體測(cè)繪相機(jī)的系統(tǒng)集成和測(cè)試，相機(jī)焦面的多余物檢測(cè)等多種領(lǐng)域，大大提高了工作效率。
【權(quán)利要求】
1.一種相機(jī)焦面電荷耦合器件快速成像方法，其特征在于步驟如下: (1)將相機(jī)主體放置在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，將平行光管放置在三維調(diào)整臺(tái)上；所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)的水平測(cè)角精度和俯仰測(cè)角精度均優(yōu)于2"； (2)調(diào)整步驟(1)中的二維轉(zhuǎn)臺(tái)和三維調(diào)整臺(tái)，使得相機(jī)光軸和平行光管的光軸高度相同； (3)步驟(2)中的調(diào)整完成后，將平行光管的焦面換為90度折轉(zhuǎn)焦面，所述90度折轉(zhuǎn)焦面包括第一焦面和第二焦面；第一焦面的法線與平行光管軸線垂直，第二焦面的法線與平行光管的軸線平行； (4)在第一焦面上安裝十字刻線靶標(biāo)，十字刻線靶標(biāo)的中間十字不透光，其它地方透光，透光率為1:100 ； (5)將兩個(gè)相同的克拉燈分別放在第一焦面和第二焦面的光源放置處，放在第一焦面處的克拉燈為第一克拉燈，放在第二焦面處的克拉燈為第二克拉燈，所述光源放置處與第一焦面和第二焦面的距離均為克拉燈的焦距； (6)調(diào)整第一克拉燈的位置，使得第一克拉燈的光束在十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心處會(huì)聚為一個(gè)光斑，未被十字刻線遮擋的光束通過(guò)平行光管和相機(jī)的鏡頭后在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處會(huì)聚； (7)在第二焦面處放置一個(gè)黑色光闌，所述黑色光闌的中心位置為一個(gè)直徑2_的圓形通光孔，調(diào)整第二克拉燈的位置，使得第二克拉燈的光束在圓形通光孔處會(huì)聚為一個(gè)光斑，該光斑通過(guò)平行光管和相機(jī)的鏡頭后在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面處會(huì)聚； (8)觀測(cè)第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑在相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面上的位置，若光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，則不對(duì)二維轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入步驟(9)，若光斑沒(méi)有位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上，則調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺(tái)的水平角度和俯仰角度，使得第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷f禹合器件上，進(jìn)入步驟(9)； (9)觀測(cè)第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑是否位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷耦合器件上的同一位置，若不位于同一位置，則調(diào)整第二克拉燈的水平角度和俯仰角度，使得第一克拉燈和第二克拉燈發(fā)射光束形成的會(huì)聚光斑位于相機(jī)無(wú)窮遠(yuǎn)焦面電荷f禹合器件上的同一位置，進(jìn)入步驟(10)，若位于同一位置，則不對(duì)第二克拉燈的水平角度和俯仰角度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入步驟(10)； (10)將第一克拉燈換成攝像頭，攝像頭連接電腦對(duì)平行光管十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，調(diào)整攝像頭的位置，使得十字刻線靶標(biāo)的十字刻線中心成像清晰，即完成成像系統(tǒng)的成像前調(diào)整過(guò)程；進(jìn)入步驟(11); (11)利用攝像頭對(duì)相機(jī)的無(wú)窮遠(yuǎn)焦面的電荷耦合器件進(jìn)行成像，從而完成相機(jī)的線陣平行性和視軸夾角測(cè)試。
【文檔編號(hào)】G03B43/00GK104280995SQ201410484035
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】馬麗娜, 趙英龍 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所