CN103630243B - 光学测量系统及提高光学测量系统成像质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学测量系统及提高大口径光学测量系统成像质量的方法。大口径光学测量系统由望远镜子系统和转台控制子系统组成。本发明中，为大口径光学测量系统增加了镜筒遮光罩子系统，并预先将镜筒遮光罩子系统设置于望远镜子系统外壁并半包裹，并沿镜筒视轴方向具有滑移性，并以镜筒视轴为轴心转动；根据实时获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；按照计算得到的调节参数驱动镜筒遮光罩子系统遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。应用本发明，可以提高成像质量。

Description

光学测量系统及提高光学测量系统成像质量的方法

技术领域

本发明涉及光电应用技术，尤其涉及一种光学测量系统及提高光学测量系统成像质量的方法。

背景技术

大口径光学测量系统主要用于对各类空中以及空间目标对象进行光学特性跟踪测量，利用目标对象和背景之间的温差及发射率差形成的红外辐射特性进行探测，具有识别目标对象能力强、观测范围广的优势，广泛应用于各种跟踪、测量等领域中。

大口径光学测量系统包括望远镜子系统和转台控制子系统。望远镜子系统对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；转台控制子系统根据望远镜子系统输出的跟踪图像分析，调整望远镜子系统成像参数，以对目标对象进行跟踪。实际应用中，望远镜子系统可以是望远镜，转台控制子系统可以是转台，望远镜子系统的跟踪、测量性能受杂散光的影响，其中，杂散光可分为三类：第一类杂散光为系统外部杂散辐射光，由外部光源产生，产生的杂散光经望远镜子系统反射、散射或直接照射到望远镜子系统入口面，并传递到望远镜子系统中的探测器靶面，从而对图像质量造成干扰，外部光源一般为太阳；第二类杂散光是由大口径光学测量系统自身的热辐射引起的杂散辐射，也称内部杂散辐射；第三类是由于表面污染或制造原因，望远镜子系统中的光学窗口、透镜和反射镜等光学元件对视场内目标光线的散射形成的杂散辐射。其中，第二类杂散光以及第三类杂散光对成像质量的影响，已通过特定的技术措施得到了很好地改善。

在外场测量中发现，当望远镜子系统中的望远镜镜筒（镜筒）指向外部杂散光源，即较强的第一类杂散光方位附近时，尽管已对大口径光学测量系统中的望远镜子系统进行了非均匀校正，且望远镜镜筒上也采取了降低反射率的各种措施，但获取的图像质量仍出现了明显下降。经深入分析，其主要原因是外部杂散光从望远镜镜筒的一侧，经多次反射进入灵敏的望远镜子系统，对探测器靶面进行干扰造成的。目前，还没有提出可行的解决技术方案。

发明内容

本发明的实施例提供一种光学测量系统，提高成像质量。

本发明的实施例还提供一种提高光学测量系统成像质量的方法，提高成像质量。

为达到上述目的，本发明实施例提供的一种光学测量系统，该光学测量系统包括：望远镜子系统、转台控制子系统以及镜筒遮光罩子系统；

望远镜子系统，用于对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；

转台控制子系统，用于对望远镜子系统输出的跟踪图像进行分析，根据分析结果调整望远镜子系统中镜筒的成像参数，以使望远镜子系统对目标对象保持跟踪；

镜筒遮光罩子系统，设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统，沿望远镜子系统中的镜筒视轴方向具有滑移性，并以镜筒视轴为轴心转动；根据实时从望远镜子系统获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数，并按照计算得到的调节参数驱动镜筒遮光罩子系统，以使镜筒遮光罩子系统遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。

较佳地，所述镜筒遮光罩子系统为半圆筒形或环形的遮光罩及其配套的控制子系统。

较佳地，所述镜筒遮光罩子系统遮光罩数量为一个或多个，其中，所述多个镜筒遮光罩子系统依次串连，设置于望远镜子系统外壁上。

较佳地，所述镜筒遮光罩子系统遮光罩内壁涂覆高发射率材料。

较佳地，所述镜筒遮光罩子系统包括：计算参数获取模块、调节参数计算模块以及调节参数控制模块；

计算参数获取模块，用于实时从望远镜子系统获取镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

调节参数计算模块，用于根据实时获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；

调节参数控制模块，用于按照调节参数计算模块计算得到的镜筒遮光罩子系统调节参数驱动镜筒遮光罩子系统。

较佳地，所述镜筒遮光罩子系统调节参数包括：镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度。

较佳地，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统转动角度：

$\mathrm{\θ}=2\mathrm{acr}\sin \frac{\sqrt{{(\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\β}}_1)}^2}}{2}$

式中，θ为杂散光与镜筒视轴方向的夹角；

α为杂散光光源相对转台控制子系统的方位角；

β为杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

α₁为镜筒视轴方位角；

β₁为镜筒视轴俯仰角；

为镜筒遮光罩子系统转动角度。

较佳地，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度：

L≥D/cosθ；

式中，L为镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度，D为镜筒直径。

较佳地，所述镜筒遮光罩子系统进一步包括：

调节参数判断模块，用于判断调节参数计算模块计算得到的杂散光与镜筒视轴方向的夹角是否小于预先设置的角度阈值，如果是，通知调节参数计算模块将计算得到的调节参数输出。

一种提高光学测量系统成像质量的方法，预先将镜筒遮光罩子系统设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统，所述镜筒遮光罩子系统沿望远镜子系统中的镜筒视轴方向具有滑移性，并以镜筒视轴为轴心；所述方法包括：

望远镜子系统对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；

转台控制子系统对望远镜子系统输出的跟踪图像进行分析，根据分析结果调整望远镜子系统中镜筒的成像参数，以使望远镜子系统对目标对象保持跟踪；

镜筒遮光罩子系统根据实时获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；

镜筒遮光罩子系统按照计算得到的调节参数驱动镜筒遮光罩子系统，以使镜筒遮光罩子系统遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。

其中，所述镜筒遮光罩子系统调节参数包括：镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度。

其中，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统转动角度：

$\mathrm{\θ}=2\mathrm{acr}\sin \frac{\sqrt{{(\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\β}}_1)}^2}}{2}$

式中，θ为杂散光与镜筒视轴方向的夹角；

α为杂散光光源相对转台控制子系统的方位角；

β为杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

α₁为镜筒视轴方位角；

β₁为镜筒视轴俯仰角；

为镜筒遮光罩子系统转动角度。

其中，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度：

L≥D/cosθ；

式中，L为镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度，D为镜筒直径。

其中，在计算得到所述杂散光与镜筒视轴方向的夹角之后，计算所述镜筒遮光罩子系统转动角度之前，所述方法进一步包括：

当确定计算得到的所述杂散光与镜筒视轴方向的夹角小于预先设置的角度阈值时，执行计算所述镜筒遮光罩子系统转动角度的流程。

由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种光学测量系统及提高光学测量系统成像质量的方法，通过在望远镜子系统上加装半包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统，使得镜筒遮光罩子系统可以沿镜筒视轴方向进行伸缩，以及，以镜筒视轴为轴心进行旋转运动。这样，通过控制镜筒遮光罩子系统不断变化位置，使得镜筒遮光罩子系统有效部分始终正对强杂散光光源方向，从而遮挡杂散光反射进入到光学测量系统中，避免对探测器靶面的干扰，从而提高了图像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本发明实施例光学测量系统结构示意图。

图2为加装全包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统光路结构示意图。

图3为本发明实施例加装半包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统光路结构示意图。

图4为本发明实施例望远镜子系统与镜筒遮光罩子系统的结构示意图。

图5为强杂散光光源对现有光学测量系统的影响示意图。

图6为强杂散光光源对本发明实施例光学测量系统的影响示意图。

图7为本发明实施例提高光学测量系统成像质量的方法流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

现有技术中，当大口径光学测量系统中的镜筒指向较强的外部杂散光方位附近时，也就是需要跟踪的目标对象在运动过程中，其飞行路线接近较强的杂散光源时，由于外部杂散光可以从镜筒的一侧，经多次反射进入灵敏的大口径光学测量系统内，从而对探测器靶面进行干扰，使得大口径光学测量系统获取的图像质量降低。

本发明实施例中，在总结各类杂散辐射抑制方法的基础上，针对大口径光学测量系统，提出了一种遮光罩优化设计方法，具体来说，通过在大口径光学测量系统中的镜筒（望远镜镜筒）上加装一个可以进行自动补偿的遮光罩，并通过判断外部光源的强杂散光方向，对强杂散光进行合理有效遮挡，以尽可能地减少强杂散光进入到大口径光学测量系统中的镜筒上，从而达到提高获取的图像质量的目的。该遮光罩优化设计方法能够满足第一类杂散辐射抑制要求，在工程上容易实现并获得了良好效果。

图1为本发明实施例光学测量系统结构示意图。参见图1，该光学测量系统包括：望远镜子系统、转台控制子系统以及镜筒遮光罩子系统及其控制子系统。

望远镜子系统，用于对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；

本发明实施例中，望远镜子系统具有视场小、灵敏度高的特点，可对远距离微小目标对象进行光学（含红外、可见光）跟踪测量。但由于望远镜子系统的灵敏度高，从而容易受外部（强）杂散光干扰，影响获取的图像质量。外部强杂散光光源除前述的太阳外，还包括：月亮、施工中的电弧焊、较强的地物反射，甚至大块的云在特定条件下也能成为外部强杂散光光源。

关于望远镜子系统的具体结构以及跟踪测量的详细处理流程，为公知技术，在此略去详述。

转台控制子系统，用于对望远镜子系统输出的跟踪图像进行分析，根据分析结果调整望远镜子系统中镜筒的成像参数，以使望远镜子系统对目标对象保持跟踪；

镜筒遮光罩子系统，设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统，沿望远镜子系统中的镜筒视轴方向具有滑移性，并以镜筒视轴为轴心转动；根据实时从望远镜子系统获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数，并按照计算得到的调节参数驱动镜筒遮光罩子系统，以使镜筒遮光罩子系统遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光；

本发明实施例中，为了降低或消除外部（强）杂散光干扰对望远镜子系统获取的图像质量影响，转台控制子系统按照现有流程对望远镜子系统进行控制，而新增的镜筒遮光罩子系统根据杂散光光源与镜筒之间的相对位置信息进行控制，使得镜筒遮光罩子系统能够遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光，从而减少杂散光对图像质量的影响，提升图像质量。

镜筒遮光罩子系统包括：计算参数获取模块、调节参数计算模块以及调节参数控制模块（图中未示出）。

计算参数获取模块，用于实时从望远镜子系统获取镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

本发明实施例中，为了有效遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光，需要将镜筒遮光罩子系统设置于杂散光光源的辐射方向上。因而，在望远镜子系统的运行过程中，需要实时对镜筒遮光罩子系统进行控制。在对镜筒遮光罩子系统进行控制之前，需要获取镜筒以及杂散光光源的一些相关参数，例如，镜筒视轴方位角等。

实际应用中，镜筒视轴的运动轨迹（方位角以及俯仰角）可以根据镜筒的运动方程以及预先设置的预测算法进行预测，在预测得到镜筒视轴的运动轨迹后，相对于真北的镜筒视轴方位角以及相对于水平的镜筒视轴俯仰角就可以确定。例如，在光学测量系统启动后，通过校准（大口径）光学测量系统的转台，即转台控制子系统位置，从而完全校准（大口径望远镜）镜筒视轴具体的方位角（相对于真北）以及俯仰角（相对于水平）。关于镜筒视轴运动轨迹的获取以及镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角的计算为公知技术，在此略去详述。

在望远镜子系统执行测量的过程中，由于执行测量的时间较短，一般为几分钟至十几分钟，在此测量过程中，望远镜子系统的位移变化相对于望远镜子系统与杂散光光源之间的距离来说，一般可以忽略。因而，可认为强杂散光光源相对镜筒的位置基本上是不变的。当然，实际应用中，为了更精确控制镜筒遮光罩子系统，也可以实时计算强杂散光光源相对镜筒的位置信息。在获取杂散光光源相对镜筒的位置信息后，杂散光光源相对转台控制子系统的方位角（相对于真北），以及杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角（相对于水平）也就可以确定。例如，根据获知的强杂散光光源特性，通过计算可以预先得到强杂散光光源相对于转台控制子系统的方位角α（相对于真北）和相对转台控制子系统的俯仰角β（相对于水平）。关于杂散光光源相对镜筒的位置以及杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角的计算为公知技术，在此略去详述。

作为本发明实施例的一可选实施例，还可以通过自动或者手动方式，输入强杂散光光源与大口径光学测量系统（镜筒）的相对位置信息。

所应说明的是，根据外场经验，一般情况下，在测量过程的较短时间内，强杂散光源位置一般不会发生明显变化。如果测量时间较长，虽然大口径光学定量测量系统的视场很小，但由于大口径光学定量测量系统精度极高，而当镜筒方向指向强杂散光光源附近时，光源辐射的强杂散光经镜筒内壁多次反射后，对图像质量形成较大影响的情况下，则需要不断测量强杂散光源与转台控制子系统的相对位置信息。

调节参数计算模块，用于根据实时从望远镜子系统获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；

本发明实施例中，镜筒遮光罩子系统调节参数包括：镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度。

计算镜筒遮光罩子系统转动角度的公式为：

$\mathrm{\θ}=2\mathrm{acr}\sin \frac{\sqrt{{(\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\β}}_1)}^2}}{2}$

式中，θ为杂散光与镜筒视轴方向的夹角；

α为杂散光光源相对转台控制子系统的方位角（相对于真北）；

β为杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角（相对于水平）；

α₁为镜筒视轴方位角（相对于真北）；

β₁为镜筒视轴俯仰角（相对于水平）；

为镜筒遮光罩子系统转动角度（相对于垂直方向）。

所应说明的是，在计算得到镜筒遮光罩子系统转动角度后，需要根据当前镜筒遮光罩子系统在望远镜子系统上的位置，确定镜筒遮光罩子系统在望远镜子系统上的转动角度。

计算镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度的公式为：

L≥D/cosθ

式中，L为镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度；

D为镜筒直径，即大口径光学测量系统望远镜子系统口径。

当然，实际应用中，在杂散光与镜筒视轴方向的夹角θ较大时，杂散光光源辐射的杂散光可能不会进入镜筒，因而，可以无需对镜筒遮光罩子系统进行控制。这样，本发明实施例中，还可以进一步包括：

调节参数判断模块，用于判断调节参数计算模块计算得到的杂散光与镜筒视轴方向的夹角是否小于预先设置的角度阈值，如果是，通知调节参数计算模块将计算得到的调节参数输出。

本发明实施例中，根据大口径光学测量系统的望远镜子系统的视场角判断，如果强杂散光光源与望远镜镜筒视轴方向的夹角小于预先设置的角度阈值时，表明强杂散光光源将对图像质量造成较大的影响。具体表现为原来经过非均匀校正后均匀的图像，变得不均匀起来，甚至在图像的部分区域出现较强的光晕等。

在确定杂散光与镜筒视轴方向的夹角小于预先设置的角度阈值后，实时计算出单边镜筒遮光罩子系统需要转动的角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒的长度。实际应用中，如果确定杂散光与镜筒视轴方向的夹角不小于预先设置的角度阈值时，可以不执行计算镜筒遮光罩子系统需要转动的角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度的流程。

调节参数控制模块，用于按照调节参数计算模块计算得到的镜筒遮光罩子系统调节参数驱动镜筒遮光罩子系统，以使镜筒遮光罩子系统遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。

本发明实施例中，调节参数控制模块向镜筒遮光罩子系统发送包含镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度的控制指令，将镜筒遮光罩子系统旋转至强杂散光光源方向进行遮挡。同时，控制单边遮光罩子系统沿镜筒视场（视轴）方向伸缩。

较佳地，杂散光光源方向与镜筒视轴方向夹角越小，镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度就越长，杂散光光源方向与镜筒视轴方向夹角越大，镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度就越短。镜筒遮光罩子系统根据控制指令不断移动、和/或，转动，使得镜筒遮光罩子系统有效部分能够始终最大限度地遮挡强杂散光进入镜筒。

本发明实施例中，大口径光学测量系统本身有较长的镜筒结构，如果仅仅简单地加装一个全包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统，例如，采用圆筒型类似结构的镜筒遮光罩子系统，图像质量虽有所提高，但仍然不理想。

图2为加装全包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统光路结构示意图。参见图2，可见，只要镜筒视轴方向指向强杂散光光源方向时，始终会有部分杂散光从全包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统一侧，直接辐射至镜筒遮光罩子系统另一侧的内壁，并通过内壁的多次反射进入镜筒内，对灵敏的探测器靶面形成干扰，由于系统灵敏度较高，杂散光经过多次反射后，仍然能够影响图像质量。

图3为本发明实施例加装半包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统光路结构示意图。参见图3，当镜筒视轴方向指向强杂散光光源方向时，也始终会有部分杂散光从半包裹望远镜子系统的镜筒遮光罩子系统一侧，直接辐射至镜筒遮光罩子系统另一侧，但由于另一侧为空，不能对光线形成反射，从而遮挡了直接辐射至镜筒遮光罩子系统另一侧的杂散光进入镜筒内，消除了对灵敏的探测器靶面的干扰，提升了图像质量。

图4为本发明实施例望远镜子系统与镜筒遮光罩子系统的结构示意图。参见图4，本发明实施例中，镜筒遮光罩子系统为单边半圆筒形或环形或类似结构的遮光罩，半包裹望远镜子系统外壁，镜筒遮光罩子系统既可以沿镜筒视轴方向伸缩，也可以镜筒视轴为轴心旋转。这样，半圆筒结构的对面由于没有光线反射，强杂散光光源方向始终被镜筒遮光罩子系统有效遮挡。

较佳地，镜筒遮光罩子系统可根据实际需要，在望远镜子系统上串接多个镜筒遮光罩子系统以增加遮挡杂散光的长度。即多个镜筒遮光罩子系统依次串连，设置于望远镜子系统外壁上。镜筒遮光罩子系统可安装于大口径光学测量系统的镜筒外壁上，内壁根据需要涂覆特殊材料的高发射率材料，这样，还可利用涂层的表面材料特性来吸收已进入镜筒遮光罩子系统内的杂散光。

图5为强杂散光光源对现有光学测量系统的影响示意图。参见图5，强杂散光光源在镜筒的周向范围内，均可对镜筒形成干扰。

图6为强杂散光光源对本发明实施例光学测量系统的影响示意图。参见图6，由于在望远镜子系统外壁上加装了可沿镜筒视轴滑移以及旋转的半圆筒遮光罩，可有效遮挡强杂散光光源进入镜筒造成的干扰，使得望远镜子系统的图像质量得以提升。

本发明实施例中，单边镜筒遮光罩子系统可以沿镜筒视轴方向进行伸缩，以及，以大口径光学测量系统的镜筒视轴为轴心进行旋转运动。这样，在跟踪目标对象时，可以通过控制镜筒遮光罩子系统不断变化位置，遮光罩能够不断移动和转动，从而对杂散光进行遮挡和补偿，使得遮光罩有效部分始终正对强杂散光光源方向，强杂散光很难经过多次反射进入到大口径光学测量系统中，实现最大限度遮挡强杂散光进入镜筒的目的，从而大大提高了图像质量。

图7为本发明实施例提高光学测量系统成像质量的方法流程示意图。参见图7，该流程包括：

步骤701，预先将镜筒遮光罩子系统设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统，所述镜筒遮光罩子系统沿望远镜子系统中的镜筒视轴方向具有滑移性和转动性；

本步骤中，镜筒遮光罩子系统为半圆筒形或环形的遮光罩，遮光罩内壁可涂覆高发射率材料。实际应用中，镜筒遮光罩子系统数量可以为一个，也可以为多个。如果为多个，多个镜筒遮光罩子系统串接在望远镜子系统外壁上并对望远镜子系统形成半包裹状态。具有转动性是指镜筒遮光罩子系统能够以镜筒视轴为轴心转动。

所应说明的是，步骤701在流程中只需要执行一次，即将镜筒遮光罩子系统设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统后，无需每次执行流程都对其进行设置。

步骤702，望远镜子系统对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；

步骤703，转台控制子系统对望远镜子系统输出的跟踪图像进行分析，根据分析结果调整望远镜子系统中镜筒的成像参数，以使望远镜子系统对目标对象保持跟踪；

步骤704，镜筒遮光罩子系统根据实时获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；

本步骤中，镜筒遮光罩子系统调节参数包括：镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度。

计算镜筒遮光罩子系统转动角度的公式为：

$\mathrm{\θ}=2\mathrm{acr}\sin \frac{\sqrt{{(\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1)}^2+{(\sin \mathrm{\β}-\sin {\mathrm{\β}}_1)}^2}}{2}$

式中，θ为杂散光与镜筒视轴方向的夹角；

α为杂散光光源相对转台控制子系统的方位角；

β为杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

α₁为镜筒视轴方位角；

β₁为镜筒视轴俯仰角；

为镜筒遮光罩子系统转动角度。

计算镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度的公式为：

L≥D/cosθ；

式中，L为镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度；

D为镜筒直径。

实际应用中，在计算得到杂散光与镜筒视轴方向的夹角之后，计算镜筒遮光罩子系统转动角度之前，该方法进一步包括：

判断计算得到的杂散光与镜筒视轴方向的夹角是否小于预先设置的角度阈值，如果是，执行计算镜筒遮光罩子系统转动角度的流程，如果否，结束流程。

步骤705，镜筒遮光罩子系统按照计算得到的调节参数驱动，以使镜筒遮光罩子系统遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。

本步骤中，镜筒遮光罩子系统也可以根据转台控制子系统发出的控制指令，控制指令包含调节参数信息，镜筒遮光罩子系统根据控制指令沿镜筒视轴方向进行伸缩，和/或，以大口径光学测量系统的镜筒视轴为轴心进行旋转运动，使得遮光罩有效部分始终正对强杂散光光源方向，以实现最大限度遮挡强杂散光进入镜筒的目的，从而提高图像质量。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种光学测量系统，包括：望远镜子系统和转台控制子系统，其特征在于，该光学测量系统还包括镜筒遮光罩子系统；

望远镜子系统，用于对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；

转台控制子系统，用于对望远镜子系统输出的跟踪图像进行分析，根据分析结果调整望远镜子系统中镜筒的成像参数，以使望远镜子系统对目标对象保持跟踪；

镜筒遮光罩子系统，设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统，沿望远镜子系统中的镜筒视轴方向具有滑移性，并以镜筒视轴为轴心转动；根据实时从望远镜子系统获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数，并按照计算得到的调节参数驱动镜筒遮光罩，以使镜筒遮光罩遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。

2.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，所述镜筒遮光罩子系统为半圆筒形或环形的遮光罩。

3.根据权利要求2所述的光学测量系统，其特征在于，所述镜筒遮光罩子系统数量为一个或多个，其中，所述多个镜筒遮光罩子系统依次串连，设置于望远镜子系统外壁上。

4.根据权利要求3所述的光学测量系统，其特征在于，所述镜筒遮光罩子系统内壁涂覆高发射率材料。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光学测量系统，其特征在于，所述镜筒遮光罩子系统包括计算参数获取模块、调节参数计算模块以及调节参数控制模块；

计算参数获取模块，用于实时从望远镜子系统获取镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

调节参数计算模块，用于根据实时获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；

调节参数控制模块，用于按照调节参数计算模块计算得到的镜筒遮光罩子系统调节参数驱动镜筒遮光罩子系统。

6.根据权利要求5所述的光学测量系统，其特征在于，所述镜筒遮光罩子系统调节参数包括：镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度。

7.根据权利要求6所述的光学测量系统，其中，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统转动角度：

$\mathrm{\θ}=2\arcsin \frac{\sqrt{{\left(\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-{\mathrm{cos\α}}_1{\mathrm{cos\β}}_1\right)}^2+{\left(\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-{\mathrm{sin\α}}_1{\mathrm{cos\β}}_1\right)}^2+{\left(\sin \mathrm{\β}-{\mathrm{sin\β}}_1\right)}^2}}{2}$

式中，θ为杂散光与镜筒视轴方向的夹角；

α为杂散光光源相对转台控制子系统的方位角；

β为杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

α₁为镜筒视轴方位角；

β₁为镜筒视轴俯仰角；

为镜筒遮光罩子系统转动角度。

8.根据权利要求7所述的光学测量系统，其中，通过下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度：

L≥D/cosθ；

式中，L为镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度，D为镜筒直径。

9.根据权利要求5所述的光学测量系统，其特征在于，所述镜筒遮光罩子系统进一步包括：

调节参数判断模块，用于判断调节参数计算模块计算得到的杂散光与镜筒视轴方向的夹角是否小于预先设置的角度阈值，如果是，通知调节参数计算模块将计算得到的调节参数输出。

10.一种提高光学测量系统成像质量的方法，预先将镜筒遮光罩子系统设置于望远镜子系统外壁并半包裹望远镜子系统，所述镜筒遮光罩子系统沿望远镜子系统中的镜筒视轴方向具有滑移性，并以镜筒视轴为轴心转动；所述方法包括：

望远镜子系统对空间目标对象进行光学特性跟踪测量，获取跟踪图像；

转台控制子系统对望远镜子系统输出的跟踪图像进行分析，根据分析结果调整望远镜子系统中镜筒的成像参数，以使望远镜子系统对目标对象保持跟踪；

镜筒遮光罩子系统根据实时获取的镜筒视轴方位角、镜筒视轴俯仰角、杂散光光源相对转台控制子系统的方位角、杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角以及镜筒直径，计算镜筒遮光罩子系统的调节参数；

镜筒遮光罩子系统按照计算得到的调节参数驱动镜筒遮光罩，以使镜筒遮光罩遮挡杂散光光源辐射至镜筒的杂散光。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述镜筒遮光罩子系统调节参数包括：镜筒遮光罩子系统转动角度以及镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统转动角度：

$\mathrm{\θ}=2\arcsin \frac{\sqrt{{\left(\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-{\mathrm{cos\α}}_1{\mathrm{cos\β}}_1\right)}^2+{\left(\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}-{\mathrm{sin\α}}_1{\mathrm{cos\β}}_1\right)}^2+{\left(\sin \mathrm{\β}-{\mathrm{sin\β}}_1\right)}^2}}{2}$

式中，θ为杂散光与镜筒视轴方向的夹角；

α为杂散光光源相对转台控制子系统的方位角；

β为杂散光光源相对转台控制子系统的俯仰角；

α₁为镜筒视轴方位角；

β₁为镜筒视轴俯仰角；

为镜筒遮光罩子系统转动角度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，利用下述公式确定所述镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度：

L≥D/cosθ；

式中，L为镜筒遮光罩子系统伸出镜筒长度，D为镜筒直径。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在计算得到所述杂散光与镜筒视轴方向的夹角之后，计算所述镜筒遮光罩子系统转动角度之前，所述方法进一步包括：

当确定计算得到的所述杂散光与镜筒视轴方向的夹角小于预先设置的角度阈值时，执行计算所述镜筒遮光罩子系统转动角度的流程。