[发明专利]一种线阵CCD相机的自标定方法及测量方法

权利要求书

1.一种线阵CCD相机的自标定方法，应用于交汇测量系统，两台线阵CCD相机固定在经纬仪上，且两台线阵CCD相机均绕其各自的光心在同一平面内旋转以调整俯仰角的大小，其特征在于，所述自标定方法包括：

沿光幕靶坐标系的Y轴设置标志杆，标志点M位于负Y轴并与Y轴重合，标志点M距离基线的距离已知，标志点M处于两台线阵CCD相机交汇测量时的视场外；

线阵CCD相机围绕光心从第一俯仰角位置旋转至第二俯仰角位置过程中，以预定的旋转角度间隔采集标志点M在线阵CCD相机中的成像；

从每一幅采集的图像中获取标志点M的坐标，并计算标志点M与线阵CCD相机的像面中心点之间的归一化偏移距离；

以像元坐标为变量，构建归一化偏移距离与所述变量之间的畸变模型，根据畸变模型求解线阵CCD相机的离散像元坐标对应的归一化偏移距离和偏移角：

通过对所有采集的标志点M的坐标和对应的归一化偏移距离进行曲线拟合，求得归一化偏移距离与所述变量之间的畸变模型；

所述畸变模型为：

D＝k₀x³+k₁x²+k₂x+k₃，

其中，k₀、k₁、k₂和k₃均为系数，x为所述变量，D为归一化偏移距离；

根据所述畸变模型求得线阵CCD相机的离散像元坐标x_j所对应的归一化偏移距离D_j，所述偏移角θ_j的计算公式为：

θ_j＝arctan D_j，

其中，θ_j＝|γ-φ_j|，γ为线阵CCD相机进行交汇测量时的俯仰角，φ_j为像元坐标x_j所在点和线阵CCD相机光心的连线与基线所成的夹角。

2.如权利要求1所述的线阵CCD相机的自标定方法，其特征在于：标志点M在第一俯仰角和第二俯仰角的成像分别靠近视场的两边界，视场的两边界为视场上边界和视场下边界。

3.如权利要求1所述的线阵CCD相机的自标定方法，其特征在于：标志点M的坐标为标志点M的成像的中心坐标。

4.如权利要求3所述的线阵CCD相机的自标定方法，其特征在于，从第i幅采集的图像中获取标志点M的坐标包括：

对图像按照设定的灰度阈值进行阈值分割，将低于阈值的像元的灰度值赋值为0；

求解标志点M的坐标x_i的公式为：

其中，X_p为图像中任一点p的坐标，I_p为点p的灰度值。

5.如权利要求1所述的线阵CCD相机的自标定方法，其特征在于，从第i幅采集的图像中计算标志点M与线阵CCD相机的像面中心点之间的归一化偏移距离D_i的公式为：

D_i＝tan(||γ_i-φ_i|)，

其中，γ_i为线阵CCD相机的俯仰角，φ_i为标志点M和线阵CCD相机光心的连线与基线所成的夹角。

6.如权利要求1所述的线阵CCD相机的自标定方法，其特征在于：线阵CCD相机的像元坐标x_j根据交汇测量系统的标定精度确定。

7.一种基于如权利要求1-6任一项所述的自标定方法的弹丸位置测量方法，其特征在于，所述弹丸位置测量方法包括：

在每一个线阵CCD相机中，求出弹丸在光幕靶坐标系中的A点的像元坐标x_A，根据像元坐标x_A查找对应的偏移角，用找到的偏移角θ_A计算求得弹丸的坐标。