一種二維自準直儀的失準角標定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光電測量技術領域，涉及一種二維自準直儀的失準角標定方法及其裝 置。
【背景技術】
[0002] 根據(jù)自準直測角原理，通過系統(tǒng)焦距及目標點相對零位的偏移量就可以計算出失 準角。但由于焦距的理論值與裝配后實際值不同，且裝配后測量焦距比較困難，故需對失準 角進行標定。目前，國內(nèi)外實現(xiàn)二維失準角標定的方法主要有分塊標定法、基準標定法、激 光干涉儀標定法和空間角度自準直儀標定法等。
[0003] 分塊標定法通過對圖像傳感器的成像區(qū)域進行分塊，對每個區(qū)域塊均進行取樣， 分別記錄這些點水平方向和垂直方向的像元數(shù)，以及利用高精度精密二維轉(zhuǎn)臺測得的方位 角和俯仰角，通過最小二乘法進行擬合得出成像區(qū)域中任一點水平方向和垂直方向像元數(shù) 與該點的方位角和俯仰角之間的關系，從而只要知道成像區(qū)域中任一點水平方向和垂直方 向像元數(shù)，就可以解算出該點的方位角和俯仰角，但高精度精密二維轉(zhuǎn)臺成本較高，且架設 困難。
[0004] 基準標定法利用精度較高的自準直儀作為基準，如ELCOMAT HR或ELCOMAT 3000， 通過記錄反射鏡在不同位置時待標定自準直儀的像素數(shù)和基準自準直儀測量得到的角度， 進行相除即可得到像素當量。但由于基準自準直儀的測量范圍有限，最多可標定正負十幾 分左右，故標定范圍有一定的局限性。另外，此標定方法只適合于一維標定，標定結果對于 x軸、y軸精度可滿足要求，但對于4個象限內(nèi)的點精度不高。
[0005] 激光干涉儀標定法是一種精度較高的標定方法，但由于大多數(shù)自準直儀不需要達 到如此高精度，況且激光干涉儀價格昂貴，對周圍環(huán)境比較敏感，一般用的較少。
[0006] 空間角度自準直儀標定法通過將兩個參考自準直儀分別作為水平參考自準直儀 和垂直參考自準直儀，并將待標定的自準直儀與兩個參考自準直儀兩兩正交，利用一個兩 軸的系統(tǒng)來操作反射鏡，從待標定的自準直儀觀察反射鏡的偏移角和傾斜角，從而進行二 維標定。但該標定方法成本高，架設困難，且標定范圍受到了限制。
[0007] 本發(fā)明中的失準角指的就是俯仰角和方位角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決目前二維自準直儀失準角當量標定方法的局限性，本發(fā)明提供了一種基 于經(jīng)煒儀，利用多次曲面擬合實現(xiàn)快速二維失準角當量標定的方法及其裝置。
[0009] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0010] 一種二維自準直儀的失準角標定方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：
[0011] 1)轉(zhuǎn)動反射鏡的方位角，通過待標定二維自準直儀得到位于一行的n列個點所對 應的水平方向和垂直方向的像元數(shù)（X，y)，并利用方位角和俯仰角檢測裝置確定該行n列 個點所對應的方位角和俯仰角（h，v);
[0012] 2)轉(zhuǎn)動反射鏡的俯仰角，每轉(zhuǎn)動一次，重復步驟1)，從而得到m行n列共mXn個 點，并確定mXn個點所對應的水平方向和垂直方向的像元數(shù)、方位角及俯仰角（x，y，h，v);
[0013] 3)利用多次曲面對mXn個點進行擬合，得到對應的方位角和俯仰角系數(shù)矩陣；
[0014] 4)對于成像區(qū)域內(nèi)任一點，根據(jù)該點水平方向和垂直方向的像元數(shù)x，y及方位角 和俯仰角系數(shù)矩陣，解算出該點的方位角和俯仰角。
[0015] 上述步驟3)中的多次曲面為二次曲面，方位角和俯仰角系數(shù)矩陣如下所示：
[0016]
【主權項】
1. 一種二維自準直儀的失準角標定的方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 轉(zhuǎn)動反射鏡的方位角，通過待標定二維自準直儀得到位于一行的n列個點所對應的 水平方向和垂直方向的像元數(shù)（x，y)，并利用方位角和俯仰角檢測裝置確定該行n列個點 所對應的方位角和俯仰角（h，v); 2) 轉(zhuǎn)動反射鏡的俯仰角，每轉(zhuǎn)動一次，重復步驟1)，從而得到m行n列共mXn個點，并 確定mXn個點所對應的水平方向和垂直方向的像元數(shù)、方位角及俯仰角（X，，y，h，v); 3) 利用多次曲面對mXn個點進行擬合，得到對應的方位角和俯仰角系數(shù)矩陣； 4) 對于成像區(qū)域內(nèi)任一點，根據(jù)該點水平方向和垂直方向的像元數(shù)X，y及方位角和俯 仰角系數(shù)矩陣，解算出該點的方位角和俯仰角。
2. 根據(jù)權利要求1所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于：步驟3)中的 多次曲面為二次曲面，方位角和俯仰角系數(shù)矩陣如下所示：
3. 根據(jù)權利要求2所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于： 步驟4)中方位角、俯仰角的解算公式如下：
其中： X，y分別為成像區(qū)域內(nèi)某一點水平方向和垂直方向的像元數(shù)；h'，v'分別為成像區(qū)域內(nèi)某一點對應的方位角和俯仰角。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于：所 述反射鏡為雙面反射鏡，所述方位角和俯仰角檢測裝置為經(jīng)煒儀，所述雙面反射鏡的一個 反射面面向待標定二維自準直儀，另一個反射面面向經(jīng)煒儀。
5. 根據(jù)權利要求4所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于：轉(zhuǎn)動反射鏡 的器件為電機控制箱。
6. 根據(jù)權利要求5所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于：所述雙面反 射鏡的光軸與二維自準直儀的光軸位于同一直線。
7. 根據(jù)權利要求6所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于：所述經(jīng)煒儀 包括光管，所述光管的光軸與雙面反射鏡的光軸位于同一直線。
8. 根據(jù)權利要求7所述的二維自準直儀的失準角標定方法，其特征在于：所述經(jīng)煒儀 的測角精度優(yōu)于0.5"。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二維自準直儀的失準角標定的方法，包括1)轉(zhuǎn)動反射鏡的方位角及俯仰角，從而確定m×n個點所對應的水平方向和垂直方向的像元數(shù)、方位角及俯仰角(x,y，h，v)；利用多次曲面對m×n個點進行擬合，得到對應的方位角和俯仰角系數(shù)矩陣；對于成像區(qū)域內(nèi)任一點，根據(jù)該點水平方向和垂直方向的像元數(shù)x,y及方位角和俯仰角系數(shù)矩陣，解算出該點的方位角和俯仰角。本發(fā)明使用靈活，可根據(jù)標定結果不斷改變擬合的最高次數(shù)以及測量點數(shù)，直到滿足標定精度要求為止，且擬合次數(shù)越高，測量點數(shù)越多，標定精度越高。
【IPC分類】G01C25-00
【公開號】CN104697552
【申請?zhí)枴緾N201510083943
【發(fā)明人】楊東來, 白建明, 孟陽陽, 于芳蘇
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月17日