一種二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法及其裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)自準(zhǔn)直測(cè)角原理，通過(guò)系統(tǒng)焦距及目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)零位的偏移量就可以計(jì)算出失 準(zhǔn)角。但由于焦距的理論值與裝配后實(shí)際值不同，且裝配后測(cè)量焦距比較困難，故需對(duì)失準(zhǔn) 角進(jìn)行標(biāo)定。目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)二維失準(zhǔn)角標(biāo)定的方法主要有分塊標(biāo)定法、基準(zhǔn)標(biāo)定法、激 光干涉儀標(biāo)定法和空間角度自準(zhǔn)直儀標(biāo)定法等。
[0003] 分塊標(biāo)定法通過(guò)對(duì)圖像傳感器的成像區(qū)域進(jìn)行分塊，對(duì)每個(gè)區(qū)域塊均進(jìn)行取樣， 分別記錄這些點(diǎn)水平方向和垂直方向的像元數(shù)，以及利用高精度精密二維轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)得的方位 角和俯仰角，通過(guò)最小二乘法進(jìn)行擬合得出成像區(qū)域中任一點(diǎn)水平方向和垂直方向像元數(shù) 與該點(diǎn)的方位角和俯仰角之間的關(guān)系，從而只要知道成像區(qū)域中任一點(diǎn)水平方向和垂直方 向像元數(shù)，就可以解算出該點(diǎn)的方位角和俯仰角，但高精度精密二維轉(zhuǎn)臺(tái)成本較高，且架設(shè) 困難。
[0004] 基準(zhǔn)標(biāo)定法利用精度較高的自準(zhǔn)直儀作為基準(zhǔn)，如ELCOMAT HR或ELCOMAT 3000， 通過(guò)記錄反射鏡在不同位置時(shí)待標(biāo)定自準(zhǔn)直儀的像素?cái)?shù)和基準(zhǔn)自準(zhǔn)直儀測(cè)量得到的角度， 進(jìn)行相除即可得到像素當(dāng)量。但由于基準(zhǔn)自準(zhǔn)直儀的測(cè)量范圍有限，最多可標(biāo)定正負(fù)十幾 分左右，故標(biāo)定范圍有一定的局限性。另外，此標(biāo)定方法只適合于一維標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果對(duì)于 x軸、y軸精度可滿足要求，但對(duì)于4個(gè)象限內(nèi)的點(diǎn)精度不高。
[0005] 激光干涉儀標(biāo)定法是一種精度較高的標(biāo)定方法，但由于大多數(shù)自準(zhǔn)直儀不需要達(dá) 到如此高精度，況且激光干涉儀價(jià)格昂貴，對(duì)周圍環(huán)境比較敏感，一般用的較少。
[0006] 空間角度自準(zhǔn)直儀標(biāo)定法通過(guò)將兩個(gè)參考自準(zhǔn)直儀分別作為水平參考自準(zhǔn)直儀 和垂直參考自準(zhǔn)直儀，并將待標(biāo)定的自準(zhǔn)直儀與兩個(gè)參考自準(zhǔn)直儀兩兩正交，利用一個(gè)兩 軸的系統(tǒng)來(lái)操作反射鏡，從待標(biāo)定的自準(zhǔn)直儀觀察反射鏡的偏移角和傾斜角，從而進(jìn)行二 維標(biāo)定。但該標(biāo)定方法成本高，架設(shè)困難，且標(biāo)定范圍受到了限制。
[0007] 本發(fā)明中的失準(zhǔn)角指的就是俯仰角和方位角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決目前二維自準(zhǔn)直儀失準(zhǔn)角當(dāng)量標(biāo)定方法的局限性，本發(fā)明提供了一種基 于經(jīng)煒儀，利用多次曲面擬合實(shí)現(xiàn)快速二維失準(zhǔn)角當(dāng)量標(biāo)定的方法及其裝置。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：
[0011] 1)轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡的方位角，通過(guò)待標(biāo)定二維自準(zhǔn)直儀得到位于一行的n列個(gè)點(diǎn)所對(duì) 應(yīng)的水平方向和垂直方向的像元數(shù)（X，y)，并利用方位角和俯仰角檢測(cè)裝置確定該行n列 個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角（h，v);
[0012] 2)轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡的俯仰角，每轉(zhuǎn)動(dòng)一次，重復(fù)步驟1)，從而得到m行n列共mXn個(gè) 點(diǎn)，并確定mXn個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水平方向和垂直方向的像元數(shù)、方位角及俯仰角（x，y，h，v);
[0013] 3)利用多次曲面對(duì)mXn個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角系數(shù)矩陣；
[0014] 4)對(duì)于成像區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)，根據(jù)該點(diǎn)水平方向和垂直方向的像元數(shù)x，y及方位角 和俯仰角系數(shù)矩陣，解算出該點(diǎn)的方位角和俯仰角。
[0015] 上述步驟3)中的多次曲面為二次曲面，方位角和俯仰角系數(shù)矩陣如下所示：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定的方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡的方位角，通過(guò)待標(biāo)定二維自準(zhǔn)直儀得到位于一行的n列個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 水平方向和垂直方向的像元數(shù)（x，y)，并利用方位角和俯仰角檢測(cè)裝置確定該行n列個(gè)點(diǎn) 所對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角（h，v); 2) 轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡的俯仰角，每轉(zhuǎn)動(dòng)一次，重復(fù)步驟1)，從而得到m行n列共mXn個(gè)點(diǎn)，并 確定mXn個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水平方向和垂直方向的像元數(shù)、方位角及俯仰角（X，，y，h，v); 3) 利用多次曲面對(duì)mXn個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角系數(shù)矩陣； 4) 對(duì)于成像區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)，根據(jù)該點(diǎn)水平方向和垂直方向的像元數(shù)X，y及方位角和俯 仰角系數(shù)矩陣，解算出該點(diǎn)的方位角和俯仰角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于：步驟3)中的 多次曲面為二次曲面，方位角和俯仰角系數(shù)矩陣如下所示：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于： 步驟4)中方位角、俯仰角的解算公式如下：
其中： X，y分別為成像區(qū)域內(nèi)某一點(diǎn)水平方向和垂直方向的像元數(shù)；h'，v'分別為成像區(qū)域內(nèi)某一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于：所 述反射鏡為雙面反射鏡，所述方位角和俯仰角檢測(cè)裝置為經(jīng)煒儀，所述雙面反射鏡的一個(gè) 反射面面向待標(biāo)定二維自準(zhǔn)直儀，另一個(gè)反射面面向經(jīng)煒儀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于：轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡 的器件為電機(jī)控制箱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于：所述雙面反 射鏡的光軸與二維自準(zhǔn)直儀的光軸位于同一直線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于：所述經(jīng)煒儀 包括光管，所述光管的光軸與雙面反射鏡的光軸位于同一直線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定方法，其特征在于：所述經(jīng)煒儀 的測(cè)角精度優(yōu)于0.5"。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二維自準(zhǔn)直儀的失準(zhǔn)角標(biāo)定的方法，包括1)轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡的方位角及俯仰角，從而確定m×n個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水平方向和垂直方向的像元數(shù)、方位角及俯仰角(x,y，h，v)；利用多次曲面對(duì)m×n個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角系數(shù)矩陣；對(duì)于成像區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)，根據(jù)該點(diǎn)水平方向和垂直方向的像元數(shù)x,y及方位角和俯仰角系數(shù)矩陣，解算出該點(diǎn)的方位角和俯仰角。本發(fā)明使用靈活，可根據(jù)標(biāo)定結(jié)果不斷改變擬合的最高次數(shù)以及測(cè)量點(diǎn)數(shù)，直到滿足標(biāo)定精度要求為止，且擬合次數(shù)越高，測(cè)量點(diǎn)數(shù)越多，標(biāo)定精度越高。
【IPC分類】G01C25-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104697552
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510083943
【發(fā)明人】楊東來(lái), 白建明, 孟陽(yáng)陽(yáng), 于芳蘇
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月17日