[发明专利]虚拟变基线交汇测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种虚拟变基线交汇测距方法，特别适用于对运动目标的测距。

背景技术

公知的交汇测距一般都是采用几何方法交汇测距，至少选择两个以上的基点作为测距点，且两基点间的距离都比较大。其误差是与两基点间距离成反比。然而在一些领域中既不允许基线长度较大，又不允许误差大。因而人们希望有一种能够克服上述缺点的测量方法问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟变基线的测量方法，用来解决短基线测距时减小误差的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是由双CCD摄像机构成。

第I摄像机与第II摄像机中至少有一个摄像机动态分划中心与主光轴偏移，且第I摄像机动态分划中心第II摄像机动态分划中心重合。

第I摄像机和第II摄像机形成的固定基线的长度可以接近于零。

本发明具有设计合理、基线短、测量精度高等优点。

附图说明

附图为本发明设计结构原理图。

附图中，1为第I摄像机，2为第II摄像机，3为第I摄像机主光轴，M为固定基线，4为第I摄像机动态分划中心，5为目标，6为第II摄像机动态分划中心，7为测量距离，Δ3为第I摄像机包含的CCD线视差量，Δ2为虚拟基线的CCD线视差量，Δ1为固定基线包含的CCD线视差量。

具体实施方式

将本发明运用于测量空间某一运动物体。如附图所示中的目标5，将第I摄像机1、第II摄像机2设置在转台上，第I摄像机动态分划中心4与第I摄像机主光轴3在CCD上偏移N个像素。将第II摄像机2的主光轴(即第II摄像机的动态分划中心6)和第I摄像机动态分划中心4同时跟踪目标5。

设固定基线长为M(M为任意正值)米的双CCD摄像机(焦距为f，通光口径为，视场K°)，称为第I、第II摄像机。第II摄像机2设置为动态分划中心6与主光轴重合，可随转台水平和俯仰转动实现对运动目标5的跟踪。第I摄像机1设置为动态分划中心4与第I摄像机主光轴3坐标偏移，例如主光轴坐标O(0，0)，则动态分划中心的坐标O’(N个像素，O)。把第I、第II摄像机的动态分划中心4、6重合到目标5，则第I、第II摄像机的光轴之间构成了一个新的观察视场。这样无论第I、第II摄像机从任何一方发现目标后都能自动调整到重合后的动态分划中心进行自动跟踪并实现交汇测距。

虚拟变基线交汇测距原理是在一较短基线的基础上增加了N个像素的动态基线系数，即在CCD像面的传感器上预先设定N个像素的线视差量，以该量的端点通过光心瞄向目标时，则相当于延长了原有基线的长度。这一延长部分的基线称之为“虚拟基线”，该基线的长度随着交汇测量距离的增大而增大。

基线长度的变化量ΔB可以用下式表达

ΔB＝N×D×Δp/f(m)，其中：N-偏移的像素值，D-目标距离，Δp-像素尺寸(mm)，f-物镜焦距(mm)，基线长度则变为B＝ΔB+M。

假设固定基线长度为0.5米，f＝50mm，对于2000米处的目标，虚拟基线的长度为(74.88+0.5)，达到75米，是原基线长度的150倍。而测距误差ΔD＝Δα×D²/B。显然，在测角精度不变的情况下，测距精度提高了150倍。

固定的较短基线的长度可以接近于零。

预设N个像素线视差量的方案可以同时出现在左右对称的CCD视场中。