[发明专利]基于阵列星点的相机内方位元素标定装置及方法

权利要求书

1.一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：包括光源、m×n阵列星点分划板、平行光管、隔振台和升降工作台；

所述m×n阵列星点分划板用于通过平行光管在待标相机中形成m×n阵列星点像，其形成的阵列星点像充满待标相机视场；相邻的星点之间刻有网格分划线；

所述平行光管用于模拟待标相机对无穷远目标成像，其焦距大于待标相机焦距；

所述隔振台用于支撑和安装平行光管，降低周围物体的振动影响；

所述升降工作台用于支撑待标相机以对平行光管中的阵列星点成像，升降工作台的支撑面水平性可调。

2.根据权利要求1所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述隔振台为气浮隔振台。

3.根据权利要求1所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述m×n阵列星点分划板中相邻星点之间刻有网格分划线，每一个星点正好位于网格分划线十字交叉点上。

4.根据权利要求3所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述m×n阵列星点分划板的基底材料采用石英材料，星点全透光，背景为镀铬暗区，且m×n阵列星点分划板在可见光和近红外区域具有满足设定要求的高透射比。

5.根据权利要求4所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定装置，其特征在于：所述m×n阵列星点分划板的光密度D＞3，对比度不小于100：1，星点直径不大于60μm且不小于50μm，星点分布不小于20行20列且均匀对称等间隔排布，星点间距不大于5mm，星点排列直线度小于1μm，星点位置精度小于1μm。

6.利用权利要求1所述装置进行基于阵列星点的相机内方位元素标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将m×n阵列星点分划板安装在平行光管的焦面上，并将待标相机固定在升降工作台上，并对准平行光管；

步骤2：调整升降工作台，使阵列星点分划板在待标相机中清晰成像，并使相机探测器中心电十字线与分划板中心附近的十字网格分划线重合；

步骤3：调整升降工作台，使待标相机探测器表面垂直于平行光管光轴；

步骤4：根据平行光管的焦距和m×n阵列星点分划板中星点间距值计算各星点成像光束与光轴之间的夹角；

步骤5：根据待标相机视场中x轴和y轴向出现的星点个数，分别计算x轴和y轴向两端星点所张的方位视场角和俯仰视场角；其中以步骤2中所选择的十字网格分划线为坐标系的x轴和y轴；

步骤6：根据步骤4和步骤5计算的结果，分别计算待标相机x轴和y轴向的相机主距和主点坐标。

7.根据权利要求6所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定方法，其特征在于：步骤3中，分析待标相机中所成的m×n阵列星点分划板图像，任意找出两对在m×n阵列星点分划板中相对坐标系原点对称的星点，判断在图像中，每对星点与坐标系原点的距离是否相等，若相等，则待标相机探测器表面垂直与平行光管光轴，否则，调整升降工作台的支撑面水平性，直到待标相机探测器表面垂直与平行光管光轴。

8.根据权利要求7所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定方法，其特征在于：步骤4中，阵列星点分划板中x轴或y轴上的第i个星点的坐标为(id，0)或(0，id)，则第i个星点成像光束与平行光管光轴之间的夹角为α_i或β_i，其中α_i＝β_i＝arctan(id/f₁')，其中f₁’为平行光管焦距，d为x轴或y轴上相邻两个星点之间的距离。

9.根据权利要求8所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定方法，其特征在于：步骤5中，待标相机视场中x轴和y轴向出现的星点个数分别为n和m，则x轴和y轴向两端星点所张方位视场角和俯仰视场角分别为

10.根据权利要求9所述一种基于阵列星点的相机内方位元素标定方法，其特征在于：步骤6中，根据步骤4计算得到的各星点成像光束与平行光管光轴之间的夹角以及步骤5中计算得到的x轴和y轴向两端星点所张方位视场角和俯仰视场角，通过公式

计算相机x轴和y轴向的相机主距f_x、f_y和主点坐标x₀、y₀。