[发明专利]大视场相机远场标校的精密靶标系统及方法

说明书

本发明公开了大视场相机远场标校的精密靶标系统及方法。包括光学平台、经纬仪、基台、转台、俯仰台、平移台、二爪定心卡盘、平面反射镜、圆盘水平仪和待校相机等；经纬仪与基台相对且安置于光学平台；转台基座安装于基台；俯仰台与转台台面固定；平移台固定于俯仰台台面；待校相机通过二爪定心卡盘固定于平移台运动部件；平面反射镜垂直安装于二爪定心卡盘侧面。工作时，调整经纬仪基座和基台保持水平；调整待校相机的光轴与经纬仪出射光线平行，使系统到达零位；按照采样点设定，通过转台、俯仰台和平移台调整待校相机的位置和角度，并拍照，最终实现待校相机不同视场的远场标定。本发明结构简单、紧凑，实现了大视场相机的远场精密标校。

技术领域

本发明涉及精密光学成像领域，具体为一种光学成像相机标定系统，尤其涉及大视场相机远场标校的精密靶标系统及方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，越来越多的相机被应用于军事和民用的各个领域；而且根据实际应用需求的提升，对相机成像质量的要求也越来越高，因此校正相机成像畸变的系统及方法也越来越多。高精度光学靶标系统是光学测量、光学成像、视觉测量和机器人视觉等技术领域中必不可少的标校仪器，是通过待测相机拍摄靶标系统的采样点，并对比实际采样点的位置和拍摄采样点的像点位置，来标定相机的固有参数或成像畸变。对于小视场或近距离摄景的相机，采用固定式小尺寸精密靶面能够得到有效的校正；然而，对于较大视场相机的标校，由于其视场覆盖的面积较大，很难采用固定式小尺寸靶面的靶标进行有效的标定，所以这一课题成为这些年研究的热点。

目前应用于大视场相机标校的靶标系统有基于框架结构多小靶拼接的大靶面系统和基于机械臂的单点光源靶标系统。基于框架结构多小靶拼接的大靶面系统，是将多个小尺寸靶面安装在较大的框架结构上实现拼接，并最终形成较大的靶面，实现全视场的标校。基于机械臂的单点光源靶标系统，是通过机械臂调整单点光源的位置，同时利用被测相机拍摄每一位置的点光源，最终合成面阵列光源的方法来校正相机；由于臂展较长的机械臂精度较差，因此该方法实际上还是仅适合于较小视场或近景拍摄相机的视场校正。上述两种标校方式主要是针对于相机的近场标校，而实际使用过程中，相机的近场和远场成像效果并不完全对等，还需要对相机的远场成像能力进行有效标校。本发明采用多精密轴系组合使用，并结合经纬仪，实现大视场相机的远场精密标定。

发明内容

本发明针对大视场相机远场成像畸变标校需求，提供一种大视场相机远场标校的精密靶标系统及方法。该装置依托于高精密轴系系统，能够有效实现大视场相机远场成像畸变的精密标定。

本发明的技术方案为：

所述一种大视场相机远场标校的精密靶标系统，其特征在于：包括光学平台、经纬仪和待校相机安装平台；

所述经纬仪和待校相机安装平台相对放置在光学平台表面上；

所述待校相机安装平台包括基台、转台、俯仰台、平移台、安装卡盘、平面反射镜、水平仪；

基台固定安装在光学平台表面上，水平仪安装在基台表面；转台基座固定安装在基台表面上；俯仰台基座固定安装在转台台面；平移台基座固定安装在俯仰台台面，且平移台滑动部件的运动方向与俯仰台的俯仰平面平行；安装卡盘基座固定安装在平移台的滑动部件上；待校相机能够固定安装在安装卡盘台面上；平面反射镜安装在安装卡盘上远离经纬仪的一侧，且平面反射镜镜面法线方向与平移台滑动部件的运动方向平行，且与安装卡盘台面平行。

进一步的优选方案，所述一种大视场相机远场标校的精密靶标系统，其特征在于：所述安装卡盘为二爪定心卡盘，所述二爪定心卡盘中双卡爪与被夹物体的接触面为相互平行的小平面，且小平面法向与与双卡爪的运动方向平行；双卡爪的运动方向与平面反射镜的镜面法线方向垂直。

利用上述精密靶标系统进行大视场相机远场标校的方法，其特征在于：包括以下步骤：