[发明专利]基于数字图像的无标靶多光轴平行度检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于数字图像的无标靶多光轴平行度检测系统，属于光电成像领域。

背景技术

随着科学技术的发展，集诸如激光测距仪等光电成像系统于一体的武器系统正在越来越多地应用于现代化战争装备之中。武器系统自身具有瞄准轴和弹丸发射轴，其中，瞄准轴通常用光电成像系统（如CCD、热成像系统等），其光轴被认为是成像器件的中心，在显示端由十字叉丝标志出来，输出带十字分划的场景图像；对于火炮来说，弹丸发射轴为炮轴。在增加激光测距仪后，武器系统又增加了激光轴，形成了多光轴的系统。为了最大限度的发挥光电成像系统的效能，必须保证多光轴系统中各光轴的平行。

对于武器系统来说，为了保证瞄准轴、弹丸发射轴和激光轴之间相互平行，就需要对三轴进行两两之间的平行度检测和校准。在对激光轴和弹丸发射轴进行平行度的检测和校正，继而对激光轴和瞄准轴进行平行度检测和校正之后，可以通过激光轴的转换关系得到瞄准轴和弹丸发射轴之间的不平行度。

目前，要对激光轴、弹丸发射轴和瞄准轴三者两两之间进行平行度检测，可以考虑采用现有的国内外典型多光轴平行度检测方法，例如：投影板靶法、大口径平行光管法、分光路法等。

（1）投影板靶法，既可用于望远镜镜筒的光轴平行度检测，也适用于激光测距机光轴与其他装置光轴平行度的检测，该方法采用标靶，依据人眼的主观判识，因此操作复杂，不能保证可靠精度，而且需要依靠大量的人工操作；

（2）大口径平行光管法和分光路法，均采用了复杂的分光路结构，由于分光路结构在使用时需要进行光路的严格调整，因此操作不方便；它们均涉及到光管与分光路结构，对环境要求高，当环境不能达到其要求时，系统稳定性不能得到保障，因此会影响到平行度校准精度；而且，由于激光轴和弹丸发射轴（或瞄准轴）之间基线距离较大，要求系统光路较长，系统笨重，适用性差。

由此可见，可以应用于激光光轴、弹丸发射轴与观瞄光轴两两之间平行度检测的现有方案，其具有操作复杂，对环境依赖性强，不能够保证系统稳定性和平行度的校准精度的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于数字图像的无标靶多光轴平行度检测系统，主要用于检测武器装备中光轴之间的平行度，能够降低操作的复杂程度，同时降低对环境的依赖性，能够保证系统稳定性和平行度的校准精度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于数字图像的无标靶多光轴平行度检测系统，包括背对背式激光场景视频采集器、弹丸发射轴光电成像系统、融合模块和平行度检测模块；

所述的背对背式激光场景视频采集器安装在激光测距机的激光出口前，包括第一光电成像系统和第二光电成像系统，两者共轴且背对背固定，其中第一光电成像系统面对激光测距机的激光出射口，用于采集激光光斑图像，第二光电成像系统面对场景，用于采集场景图像，采集到得激光光斑图像和场景图像均发送到融合模块；

所述的弹丸发射轴光电成像系统固定在弹丸发射腔出口处，弹丸发射轴光电成像系统的镜头中带有十字分划，用弹丸发射轴光电成像系统采集第一幅带十字分划的场景图像，十字分划的中心位置表征着弹丸发射轴的方向，将所述第一幅带十字分划的场景图像发送到平行度检测模块；

所述的融合模块，用于对输入到融合模块的激光斑点图像和场景图像进行图像融合处理，得到激光场景融合图像，将所述激光场景融合图像发送到平行度检测模块；

所述的平行度检测模块，用于对输入的第一幅带十字分划的场景图像和激光场景融合图像进行图像配准处理，将第一幅带十字分划的场景图像中的十字分划投影到激光场景融合图像中，得到配准图像；

所述的配准图像，包括一个十字分划、一个激光斑点，激光斑点位置代表激光轴、十字分划中心位置代表弹丸发射轴，根据配准图像中的十字分划的中心位置与激光斑点位置之间偏差量，计算得到激光轴与弹丸发射轴水平夹角和竖直夹角，即得到激光轴与弹丸发射轴平行度。

为了检测观瞄光轴与上述激光轴与弹丸发射轴的平行度，该系统进一步包括观瞄光轴光电成像系统；

所述的观瞄光轴光电成像系统固定在观瞄光轴上，通过瞄准镜采集第二幅带十字分划的场景图像，图像中十字分划的中心位置表征着观瞄光轴的方向，将所述第二幅带十字分划的场景图像发送到平行度检测模块；

所述的平行度检测模块，进一步采用输入的第二幅带十字分划的场景图像将第二幅带十字分划的场景图像中的十字分划投影到所述激光场景融合图像中，得到最终的配准图像；