CN104655056B - 一种红外成像产品的角度零位标定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外成像产品的角度零位标定系统及方法，属于信息处理技术领域。本发明通过光学装置将红外光线照射到待测红外成像产品上进行成像，根据在红外成像产品上成像的坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定，其中红外成像产品是装配到安装支架上，且安装支架上产品安装孔的轴心与光学装置的光轴重合。本发明结构简单，易实施，能够将红外成像产品的角度零位精确到半个像素，减小了结构加工误差对红外成像产品角度零位的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外成像产品的角度零位标定系统及方法，属于信息处理技术领域。
背景技术
红外成像产品安装完成以后需要进行角度零位标定，标定零位的精度直接影响到系统角位置控制的精度。国内外通常的角度零位标定方法包括了机械零位标定和电气零位标定，如果产品结构加工的过程中有一定的误差，则通常的机械和电气零位标定很难将该误差消除，影响到角度零位的精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种红外成像产品的角度零位标定系统及方法，以减小结构加工误差对红外成像产品角度零位的影响。
本发明为解决上述技术问题而提供了一种红外成像产品的角度零位标定系统，该标定系统包括光学装置、安装支架和待标定的红外成像产品，
所述光学装置用于根据热源产生红外光信号并将该信号照射到红外成像产品上进行成像；
所述安装支架设置光学装置的光路上，且所述安装支架上产品安装孔的轴心与所述光学装置的光轴重合，安装支架用于安装带标定的红外成像产品；
所述红外成像产品用于对光学装置产生的红外光进行成像，得到像点的坐标；
所述标定系统根据在红外成像产品上成像坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定。
所述的光学装置包括光阑孔、第一平面反射镜和抛物面镜，所述光阑孔用于得到一个像素的光，所述第一平面反射镜设置在光阑孔设定位置处，用于将穿过光阑孔的光反射到抛物面镜上，所述抛物面镜设置在第一平面反射镜的反射光路上，且抛物面镜射出的光线平行于光轴，所述抛物面镜的光轴与安装支架上产品安装孔的轴心重合，用于将光线照射到红外成像产品上。
所述安装支架为二维支架，该二维支架的上下和左右方位可调，其校正过程如下：
a.将第二平面反射镜固定在红外成像产品与安装支架配合的定位面上；
b.在光阑孔外安装激光器，使激光器光束从光阑孔射出，经光路后打在安装支架定位面上的第二平面反射镜，并经该平面反射镜返回；
c.调整安装支架的高低和左右方位，使经第二平面反射镜返回的光线按原路返回到光阑孔中，固定好此时的安装支架，即实现了对安装支架的校正。
所述需要补偿的角度零位(α,β)的计算公式如下：
其中a×b是待标定红外成像产品的视场，A×B是视场对应的像素数，(x,y)是像点的成像坐标。
本发明为解决上述技术问题还提供了一种红外成像产品的角度零位标定方法，该标定方法包括以下步骤：
1)设置一光学装置，以产生能够照射到待测红外成像产品的光束；
2)校正安装支架，使安装支架上产品安装孔的轴心与光学装置的光轴重合；
3)将待标定的红外成像产品安装在校正好的安装支架上；
4)在光学装置外放置一个热源，热源通过该光学装置在待标定的红外光学产品上成像；
5)根据在红外成像产品上成像的坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定。
所述步骤1)中的光学装置包括光阑孔、第一平面反射镜和抛物面镜，所述光阑孔用于得到一个像素的光，所述第一平面反射镜设置在光阑孔设定位置处，用于将穿过光阑孔的光反射到抛物面镜上，所述抛物面镜设置在第一平面反射镜的反射光路上，且抛物面镜射出的光线平行于光轴，所述抛物面镜的光轴与安装支架上产品安装孔的轴心重合，用于将光线照射到红外成像产品上。
所述步骤5)中需要补偿的角度零位(α,β)的计算公式如下：
其中a×b是待标定红外成像产品的视场，A×B是视场对应的像素数，(x,y)是像点的成像坐标。
所述安装支架为二维支架，该二维支架的高低和左右方位可调，步骤2)安装支架的校正过程如下：
A.将第二平面反射镜固定在红外成像产品与安装支架配合的定位面上；
B.在光阑孔外安装激光器，使激光器光束从光阑孔射出，经光路后打在安装支架定位面上的第二平面反射镜，并经该平面反射镜返回；
C.调整安装支架的高低和左右方位，使经第二平面反射镜返回的光线按原路返回到光阑孔中，固定好此时的安装支架，即实现了对安装支架的校正。
本发明的有益效果是:本发明通过光学装置将红外光线照射到待测红外成像产品上进行成像，根据在红外成像产品上成像的坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定，其中红外成像产品是装配到安装支架上，且安装支架上产品安装孔的轴心与光学装置的光轴重合。本发明结构简单，易实施，能够将红外成像产品的角度零位精确到半个像素，减小了结构加工误差对红外成像产品角度零位的影响。
附图说明
图1是本发明红外成像产品的角度零位标定系统的结构图；
图2是像点位置调整示意图；
图3是光路校正原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明的一种红外成像产品的角度零位标定系统的实施例
为了尽量减小结构加工误差对框架角零位精度的影响，本发明提供了一种红外成像产品的角度零位标定系统，该系统利用产品的红外成像，对框架角零位进行补偿。该系统的结构示意图如图1所示，包括光学装置、安装支架和待标定的红外成像产品，光学装置用于根据热源产生红外光信号并将该信号照射到红外成像产品上进行成像；安装支架设置光学装置的光路上，且所述安装支架上产品安装孔的轴心与光学装置的光轴重合，安装支架用于安装带标定的红外成像产品；红外成像产品用于对光学装置产生的红外光进行成像，得到像点的坐标；标定系统根据在红外成像产品上成像坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定。
本实施例中的光学装置如图1所示，包括光阑孔1、第一平面反射镜2和抛物面镜3，光阑孔1用于得到一个像素的光，第一平面反射镜2设置在光阑孔1设定位置处，用于将穿过光阑孔的光反射到抛物面镜3上，抛物面镜设置在第一平面反射镜2的反射光路上，且抛物面镜射出的光线平行于光轴，抛物面镜3的光轴4与安装支架5上产品安装孔的轴心重合，用于将光线照射到红外成像产品6上，安装支架5为二维支架，该二维支架的高低和左右方位可调，再利用该标定系统对红外成像产品标定之前，需对二维支架进行校正，使二维支架上产品安装孔的轴心与抛物面镜3的光轴重合，该二维支架的校正原理如图3所示，具体过程如下：
将第二反射镜10固定在产品与支架配合的定位面上，在光阑孔1外安装激光器，使激光光束9从光阑孔1射出，经两次反射后打在二维支架5定位面上的第二平面镜10上，如图3所示，经第二平面镜10返回，调整二维支架5的高低和左右方位，使平面镜10返回的光线按原路返回到光阑孔1中，固定好支架，从而完成光路的校正。
该系统工作过程如下：
1.将二维支架5调整好，使得光轴4与二维支架5中产品安装孔的轴心重合。
2.将红外成像产品安装在校正好的二维支架上，由于校正好的二维支架上产品安装孔的轴心与抛物面镜3的光轴重合，则装配到该二维支架上的红外成像产品的中心与光轴4重合。在光阑孔1外放置一个热源，热源通过光阑孔1经过两次反射，使之在红外成像产品6上成像，像点为一个像素，如图2所示。
3.根据像点在红外成像产品上成像的坐标计算补偿的框架角零位(α,β)，
其中(a×b)是产品的视场，(A×B)是视场对应的像素数，(x,y)是像点的成像坐标。
将需要补偿的角度零位补偿完毕后，再进行光学测试，热源所成的像素点应该在产品视场中心处。至此，即完成红外成像产品精确角度零位标定，标定完后，角度零位误差为半个像素，即
本发明的一种红外成像产品的角度零位标定方法的实施例
1.设置一光学装置，以产生能够照射到待测红外成像产品的光束。
本实施例中的光学装置如图1所示，包括光阑孔1、第一平面反射镜2和抛物面镜3，光阑孔1用于得到一个像素的光，第一平面反射镜2设置在光阑孔1设定位置处，用于将穿过光阑孔的光反射到抛物面镜3上，抛物面镜设置在第一平面反射镜2的反射光路上，且抛物面镜射出的光线平行于光轴，抛物面镜3的光轴4与安装支架5上产品安装孔的轴心重合，用于将光线照射到红外成像产品6上。
2.校正安装支架，使安装支架上产品安装孔的轴心与光学装置的光轴重合。
安装支架5为二维支架，该二维支架的高低和左右方位可调，再利用该标定系统对红外成像产品标定之前，需对二维支架进行校正，使二维支架上产品安装孔的轴心与抛物面镜3的光轴重合，该二维支架的校正原理如图3所示，具体过程如下：
将第二反射镜10固定在产品与支架配合的定位面上，在光阑孔1外安装激光器，使激光光束9从光阑孔1射出，经两次反射后打在二维支架5定位面上的第二平面镜10上，如图3所示，经第二平面镜10返回，调整二维支架5的高低和左右方位，使平面镜10返回的光线按原路返回到光阑孔1中，固定好支架，从而完成光路的校正。
3.将待标定的红外成像产品安装在校正好的二维支架上，由于校正好的二维支架上产品安装孔的轴心与抛物面镜3的光轴重合，则装配到该二维支架上的红外成像产品的中心与光轴4重合。
4.在光学装置外放置一个热源，热源通过该光学装置在待标定的红外光学产品上成像。
5.根据在红外成像产品上成像的坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定，如图2所示，红外成像产品的初始成像位置7，角度零位补偿后的最终成像位置8。
假设红外成像产品6的视场为a×b，视场对应的像素数为A×B，将产品6安装到二维支架5上，按照第2步进行测试，像点的成像坐标为(x,y)。
需要补偿的角度零位为(α,β)，则
将需要补偿的角度零位补偿完毕后，再进行光学测试，热源所成的像素点应该在产品视场中心处。至此，即完成红外成像产品精确角度零位标定，标定完后，角度零位误差为半个像素，即
该方法使用过程中，必须保证光学装置的光阑孔1尽可能的小，本实施选一个像素。
通过本发明可以将双框架红外成像产品的角度零位精确到半个像素，同时还可以应用于三框架、半捷联等红外成像产品的角度零位精确标定中。
Claims (8)
1.一种红外成像产品的角度零位标定系统，其特征在于，该标定系统包括光学装置、安装支架和待标定的红外成像产品，
所述光学装置用于根据热源产生红外光信号并将该信号照射到红外成像产品上进行成像；
所述安装支架设置光学装置的光路上，且所述安装支架上产品安装孔的轴心与所述光学装置的光轴重合，安装支架用于安装待标定的红外成像产品；以使得所述待标定的红外成像产品的中心与光学装置的光轴重合；
所述红外成像产品用于对光学装置产生的红外光进行成像，得到像点的坐标；
所述标定系统根据在红外成像产品上成像坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定。
2.根据权利要求1所述的红外成像产品的角度零位标定系统，其特征在于，所述的光学装置包括光阑孔、第一平面反射镜和抛物面镜，所述光阑孔用于得到一个像素的光，所述第一平面反射镜设置在光阑孔设定位置处，用于将穿过光阑孔的光反射到抛物面镜上，所述抛物面镜设置在第一平面反射镜的反射光路上，且抛物面镜射出的光线平行于光轴，所述抛物面镜的光轴与安装支架上产品安装孔的轴心重合，用于将光线照射到红外成像产品上。
3.根据权利要求2所述的红外成像产品的角度零位标定系统，其特征在于，所述安装支架为二维支架，该二维支架的上下和左右方位可调，其校正过程如下：
a.将第二平面反射镜固定在红外成像产品与安装支架配合的定位面上；
b.在光阑孔外安装激光器，使激光器光束从光阑孔射出，经光路后打在安装支架定位面上的第二平面反射镜，并经该平面反射镜返回；
c.调整安装支架的高低和左右方位，使经第二平面反射镜返回的光线按原路返回到光阑孔中，固定好此时的安装支架，即实现了对安装支架的校正。
4.根据权利要求3所述的红外成像产品的角度零位标定系统，其特征在于，所述需要补偿的角度零位(α,β)的计算公式如下：
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>=</mo>
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</mfrac>
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<mi>&beta;</mi>
<mo>=</mo>
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<mi>y</mi>
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<mn>2</mn>
</mfrac>
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</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
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<mi>B</mi>
</mfrac>
</mrow>
其中a×b是待标定红外成像产品的视场，A×B是视场对应的像素数，(x,y)是像点的成像坐标。
5.一种红外成像产品的角度零位标定方法，其特征在于，该标定方法包括以下步骤：
1)设置一光学装置，以产生能够照射到待测红外成像产品的光束；
2)校正安装支架，使安装支架上产品安装孔的轴心与光学装置的光轴重合；
3)将待标定的红外成像产品安装在校正好的安装支架上；以使得所述待标定的红外成像产品的中心与光学装置的光轴重合。
4)在光学装置外放置一个热源，热源通过该光学装置在待标定的红外光学产品上成像；
5)根据在红外成像产品上成像的坐标计算需要补偿的角度零位(α,β)，以该补偿的角度零位对红外成像产品的角度零位进行补偿，从而实现对红外成像产品的角度零位的标定。
6.根据权利要求5所述的红外成像产品的角度零位标定方法，其特征在于，所述步骤1)中的光学装置包括光阑孔、第一平面反射镜和抛物面镜，所述光阑孔用于得到一个像素的光，所述第一平面反射镜设置在光阑孔设定位置处，用于将穿过光阑孔的光反射到抛物面镜上，所述抛物面镜设置在第一平面反射镜的反射光路上，且抛物面镜射出的光线平行于光轴，所述抛物面镜的光轴与安装支架上产品安装孔的轴心重合，用于将光线照射到红外成像产品上。
7.根据权利要求6所述的红外成像产品的角度零位标定方法，其特征在于，所述步骤5)中需要补偿的角度零位(α,β)的计算公式如下：
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
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<mi>B</mi>
</mfrac>
</mrow>
其中a×b是待标定红外成像产品的视场，A×B是视场对应的像素数，(x,y)是像点的成像坐标。
8.根据权利要求7所述的红外成像产品的角度零位标定方法，其特征在于，所述安装支架为二维支架，该二维支架的高低和左右方位可调，步骤2)安装支架的校正过程如下：
A.将第二平面反射镜固定在红外成像产品与安装支架配合的定位面上；
B.在光阑孔外安装激光器，使激光器光束从光阑孔射出，经光路后打在安装支架定位面上的第二平面反射镜，并经该平面反射镜返回；
C.调整安装支架的高低和左右方位，使经第二平面反射镜返回的光线按原路返回到光阑孔中，固定好此时的安装支架，即实现了对安装支架的校正。
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