[发明专利]一种具有二维指向镜的面阵相机几何成像模型标定方法

摘要

本发明公开了一种具有二维指向镜的面阵相机几何成像模型标定方法，通过建立畸变校正模型和像旋校正模型对相机进行几何成像模型的实验室标定。将在相机基准棱镜坐标系下的视矢量，利用像旋校正模型转换成理想像空间坐标，再通过畸变校正模型转换到相机图像坐标，实现几何成像模型的标定。对焦平面、指向镜法线、南北轴、东西轴共计13个误差项进行解算优化，平均误差为0.76像元，满足实际使用需求。根据本发明的方法，可以通过13个误差项标定出相机焦平面、指向机构安装误差对相机几何成像模型的影响，提高视线标定精度。

主权项

1.一种具有二维指向镜的面阵相机几何成像模型标定方法，其特征在于：所述的标定方法将在相机基准棱镜坐标系下的视矢量，利用像旋校正模型转换成理想像空间坐标，再通过畸变校正模型转换到相机图像坐标，实现几何成像模型的标定；方法具体步骤如下：/n1)将光源和靶标安装在平行光管焦面，相机固定在转台，使得相机对准平行光管开口；调节转台俯仰方位角，使得平行光管光轴和相机光轴对准；在转台上放置自准平面镜，调节平面镜角度，使得平面镜法线和相机光轴平行。在自准平面镜前架自准直仪，用于记录转台角度读数；/n2)调整转台方位角及俯仰角，使得目标成像于三通道焦平面星下点位置处，在基准位置的基础上转动转台俯仰角和方位角，到指定的12个位置点，分别记录像点在焦平面坐标系上的坐标(x，y)和自准直仪方位角azi、俯仰角elev，完成相机主距f的标定；/n3)在基准位置的基础上转动转台俯仰角和方位角，到指定的25个位置点，分别记录像点在焦平面坐标系上的坐标(x，y)和自准直仪方位角azi、俯仰角elev；在基准位置的基础上转动转台俯仰角和方位角，随机到5个点位置，分别记录像点在焦平面坐标系上的坐标(x，y)和自准直仪方位角azi、俯仰角elev；输出为25个点的实际焦平面坐标和对应的理想像平面坐标，这些点即为相机畸变校正的基准数据库，最终获得畸变校正模型，完成理想像空间坐标系到基准棱镜坐标系的三个角度偏差量thetaU、thetaV、thetaW的标定；/n4)指向镜固定，转动转台俯仰、方位角，使得目标点成像于焦平面上指定的4个位置点。记录像点位置以及经纬仪俯仰和方位角读数以及转台方位角和俯仰角读数，完成为指向镜指向星下点时实际法线指向偏离理论法线指向的三个角度量nxE、nyE、nzE的标定；/n5)指向镜沿南北轴转动，依次转动转台至指定的6个位置点，记录此时像点位置(x，y)，经纬仪方位角和俯仰角读数以及转台方位角和俯仰角读数，完成南北转轴矢量偏离理想位置的两个角度量snxE、snzE，以及南北轴角度误差pitchsE的标定；/n6)指向镜沿东西轴转动，依次转动转台至指定的8个位置点，记录此时像点位置(x，y)，经纬仪方位角和俯仰角读数以及转台方位角和俯仰角读数，完成东西转轴矢量偏离理想位置的两个角度量ewxE、ewzE，以及东西轴角度误差azimuthsE的标定；/n7)通过公式(1)，利用最小二乘法获得主距f的解析解。具体公式如下：/n