CN105628338A - 一种红外导引头全视场视线误差标校方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于红外导引头光学标校及测试技术领域，具体涉及一种红外导引头全视场视线误差标校方法，目的在于解决现有技术设备体积庞大、维护和使用不便的问题。该方法包括设备安装、测量红外热像仪俯仰方向视线误差和测量红外热像仪方位方向视线误差三个步骤。本发明记录二维电动摆镜在两个位置时的红外导引头图像，经过处理后检测出目标中心，通过标定，红外目标提取精度小于0.1个像元，完全满足在复合导引头全视场内视线误差测量。

Description

一种红外导引头全视场视线误差标校方法

技术领域

本发明属于红外导引头光学标校及测试技术领域，具体涉及一种红外导引头全视场视线误差标校方法。

背景技术

目前，针对红外导引头视线误差测量报道较少。目前比较成熟的应用是采用转台和红外目标模拟器结合的测试方法。该方法是将红外导引头安装在多轴转台上，在红外导引头前面安装一个红外目标模拟器，红外目标模拟器固定，转台转动一定摆角，经过图像处理算法可以计算出红外模拟器产生的目标在红外导引头所成图像中的位移，通过一定算法能够解算出红外导引头视线误差，这种方法能够视线红外导引头视线误差的测量，但是多轴转台体积较大，维护和使用都不方便。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术设备体积庞大、维护和使用不便的问题，提供一种红外导引头全视场视线误差标校方法。

本发明是这样实现的：

一种红外导引头全视场视线误差标校方法，包括如下步骤：

第一步：设备安装；

第二步：测量红外热像仪俯仰方向视线误差；

第三步：测量红外热像仪方位方向视线误差。

如上所述的设备安装步骤，安装用于红外导引头全视场视线误差标校的设备；该设备包括光学稳定平台、离轴光学标校系统、靶标、黑体、二维电动摆镜和红外导引头；光学稳定平台为大理石平板，离轴光学标校系统安装在光学稳定平台的一侧上部，靶标和黑体根据离轴光学标校系统对它们的安装要求安装在离轴光学标校系统内；二维电动摆镜安装在光学稳定平台另一侧上部，二维电动摆镜反射镜与离轴光学标校系统光学镜面的法线成45度角；红外导引头安装在光学稳定平台另一侧下部；二维电动摆镜反射镜的中心和离轴光学标校系统光学镜面中心的连线与二维电动摆镜反射镜的中心和红外导引头成像焦面中心的连线垂直。

如上所述的测量红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，二维电动摆镜以指定的角位置间隔运动，记录二维电动摆镜转动到两个位置的红外目标在图像坐标下的位置，计算对红外热像仪俯仰方向视线误差。

如上所述的测量红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，包括如下步骤：

(1)俯仰转动测量；

(2)计算对红外热像仪俯仰方向视线误差。

如上所述的俯仰转动测量步骤，二维电动摆镜以指定的角位置间隔运动，当二维电动摆镜处于位置Ⅰ时，离轴光学标校系统产生的特定形状的红外目标通过二维电动摆镜反射到红外导引头的成像焦面上，红外导引头红外热像仪成像后输出红外图像，通过图像处理可以得出位置Ⅰ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅰ；二维电动摆镜在俯仰方向摆动到一个角度α到位置Ⅱ，得出位置Ⅱ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅱ。

如上所述的计算对红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，记红外热像仪成像器件像元尺寸为d，则△Y＝(A_Ⅱ-A_Ⅰ)d，热像仪焦距为f，热像仪视线变化角度β的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_1=\arctan \frac{{\mathrm{\ΔY}}_1}{2f}$ ………………………………………………………①

通过二维电动摆镜产生的标准摆角α与β进行比对，对红外热像仪俯仰方向视线误差标定。

如上所述的测量红外热像仪方位方向视线误差步骤，二维电动摆镜以指定的角位置间隔运动，记录二维电动摆镜转动到两个位置的红外目标在图像坐标下的位置，计算对红外热像仪方位方向视线误差。

如上所述的测量红外热像仪方位方向视线误差步骤，具体包括如下步骤：

(1)方位测量；

(2)计算对红外热像仪方位方向视线误差。

如上所述的方位测量步骤，当二维电动摆镜处于位置Ⅲ时，离轴式光学标校系统产生的特定形状的红外目标通过电动摆镜反射到复合导引头的成像焦面上，红外导引头的红外热像仪输出红外图像，通过图像处理可以得出位置Ⅲ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅲ，二维电动摆镜在方位方向摆动到一个角度a到位置Ⅳ,得出位置Ⅳ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅳ。

如上所述的计算对红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，变化距离△Y＝(A_Ⅳ-A_Ⅲ)d，如果热像仪焦距为f，热像仪视线变化角度β的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_2=\arctan \frac{{\mathrm{\ΔY}}_2}{2f}$ ………………………………………………………②

通过二维电动摆镜产生的标准摆角α与β进行比对，对红外热像仪方位方向视线误差标定。

本发明的有益效果在于：

本发明采用设备安装、测量红外热像仪俯仰方向视线误差和测量红外热像仪方位方向视线误差步骤，记录二维电动摆镜在两个位置时的红外导引头图像，经过处理后检测出目标中心，通过标定，红外目标提取精度小于0.1个像元，完全满足在复合导引头全视场内视线误差测量。

附图说明

图1是本发明的一种红外导引头全视场视线误差标校方法的结构示意图；

图2是图1中设备安装后的结构示意图；

图中，1.光学稳定平台，2.离轴光学标校系统，3.靶标，4.黑体，5.二维电动摆镜，6.红外导引头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种红外导引头全视场视线误差标校方法进行描述：

一种红外导引头全视场视线误差标校方法，包括如下步骤：

第一步：设备安装；

安装用于红外导引头6全视场视线误差标校的设备。在本实施例中，该设备包括光学稳定平台1、离轴光学标校系统2、靶标3、黑体4、二维电动摆镜5和红外导引头6。光学稳定平台1为大理石平板，离轴光学标校系统2安装在光学稳定平台1的一侧上部，靶标3和黑体4根据离轴光学标校系统2对它们的安装要求安装在离轴光学标校系统2内。二维电动摆镜5安装在光学稳定平台1另一侧上部，二维电动摆镜5反射镜与离轴光学标校系统2光学镜面的法线成45度角。红外导引头6安装在光学稳定平台1另一侧下部。二维电动摆镜5反射镜的中心和离轴光学标校系统2光学镜面中心的连线与二维电动摆镜5反射镜的中心和红外导引头6成像焦面中心的连线垂直。离轴光学标校系统2、靶标3、黑体4、二维电动摆镜5和红外导引头6均为通用产品。

第二步：测量红外热像仪俯仰方向视线误差；

二维电动摆镜5以指定的角位置间隔运动，该指定的角位置间隔可根据需要选取，记录二维电动摆镜5转动到两个位置的红外目标在图像坐标下的位置，计算对红外热像仪俯仰方向视线误差。

在本实施例中，具体包括如下步骤:

(1)俯仰转动测量；

二维电动摆镜5以指定的角位置间隔运动，当二维电动摆镜5处于位置Ⅰ时，离轴光学标校系统2产生的特定形状的红外目标通过二维电动摆镜5反射到红外导引头6的成像焦面上，红外导引头6红外热像仪成像后输出红外图像，通过图像处理可以得出位置Ⅰ时红外目标在图像坐标下的位置记为A_Ⅰ。二维电动摆镜5在俯仰方向摆动到一个角度α到位置Ⅱ，同样可以得出位置Ⅱ时红外目标在图像坐标下的位置记为A_Ⅱ。特定形状是指根据实际需要确定目标的形状，如圆形、十字形等。

(2)计算对红外热像仪俯仰方向视线误差；

记红外热像仪成像器件像元尺寸为d，则变化距离△Y₁＝(A_Ⅱ-A_Ⅰ)d，如果热像仪焦距为f，热像仪视线变化角度β₁的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_1=\arctan \frac{{\mathrm{\ΔY}}_1}{2f}$ ………………………………………………………①

通过二维电动摆镜5产生的标准摆角α与β进行比对，对红外热像仪俯仰方向视线误差标定。

第三步：测量红外热像仪方位方向视线误差；

二维电动摆镜5以指定的角位置间隔运动，记录二维电动摆镜5转动到两个位置的红外目标在图像坐标下的位置，计算对红外热像仪方位方向视线误差。

在本实施例中，具体包括如下步骤:

(1)方位测量；

当二维电动摆镜5处于位置Ⅲ时，离轴式光学标校系统产生的特定形状的红外目标通过电动摆镜反射到复合导引头的成像焦面上，红外导引头6的红外热像仪输出红外图像，通过图像处理可以得出位置Ⅲ时红外目标在图像坐标下的位置记为A_Ⅲ。二维电动摆镜5在方位方向摆动到一个角度a2到位置Ⅳ,同样可以得出位置Ⅳ时红外目标在图像坐标下的位置记为A_Ⅳ。

(2)计算对红外热像仪方位方向视线误差；

变化距离△Y₂＝(A_Ⅳ-A_Ⅲ)d，如果热像仪焦距为f，热像仪视线变化角度β₂的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_2=\arctan \frac{{\mathrm{\ΔY}}_2}{2f}$ ………………………………………………………②

通过二维电动摆镜5产生的标准摆角α与β进行比对，可以对红外热像仪方位方向视线误差标定。

本发明采用设备安装、测量红外热像仪俯仰方向视线误差和测量红外热像仪方位方向视线误差步骤，记录二维电动摆镜5在两个位置时的红外导引头6图像，经过处理后检测出目标中心，通过标定，红外目标提取精度小于0.1个像元，完全满足在复合导引头全视场内视线误差测量。

Claims (10)

1.一种红外导引头全视场视线误差标校方法，包括如下步骤：

第一步：设备安装；

第二步：测量红外热像仪俯仰方向视线误差；

第三步：测量红外热像仪方位方向视线误差。

2.根据权利要求1所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的设备安装步骤，安装用于红外导引头(6)全视场视线误差标校的设备；该设备包括光学稳定平台(1)、离轴光学标校系统(2)、靶标(3)、黑体(4)、二维电动摆镜(5)和红外导引头(6)；光学稳定平台(1)为大理石平板，离轴光学标校系统(2)安装在光学稳定平台(1)的一侧上部，靶标(3)和黑体(4)根据离轴光学标校系统(2)对它们的安装要求安装在离轴光学标校系统(2)内；二维电动摆镜(5)安装在光学稳定平台(1)另一侧上部，二维电动摆镜(5)反射镜与离轴光学标校系统(2)光学镜面的法线成45度角；红外导引头(6)安装在光学稳定平台(1)另一侧下部；二维电动摆镜(5)反射镜的中心和离轴光学标校系统(2)光学镜面中心的连线与二维电动摆镜(5)反射镜的中心和红外导引头(6)成像焦面中心的连线垂直。

3.根据权利要求1所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的测量红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，二维电动摆镜(5)以指定的角位置间隔运动，记录二维电动摆镜(5)转动到两个位置的红外目标在图像坐标下的位置，计算对红外热像仪俯仰方向视线误差。

4.根据权利要求3所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的测量红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，包括如下步骤：

(1)俯仰转动测量；

(2)计算对红外热像仪俯仰方向视线误差。

5.根据权利要求(4)所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的俯仰转动测量步骤，二维电动摆镜(5)以指定的角位置间隔运动，当二维电动摆镜(5)处于位置Ⅰ时，离轴光学标校系统(2)产生的特定形状的红外目标通过二维电动摆镜(5)反射到红外导引头(6)的成像焦面上，红外导引头(6)红外热像仪成像后输出红外图像，通过图像处理可以得出位置Ⅰ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅰ；二维电动摆镜(5)在俯仰方向摆动到一个角度α到位置Ⅱ，得出位置Ⅱ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅱ。

6.根据权利要求4所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的计算对红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，记红外热像仪成像器件像元尺寸为d，则△Y₍₁₎＝(A_Ⅱ-A_Ⅰ)d，热像仪焦距为f，热像仪视线变化角度β₍₁₎的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_1=\arctan \frac{\mathrm{\Δ}{Y}_1}{2f}$ ………………………………………………………①

通过二维电动摆镜(5)产生的标准摆角α与β进行比对，对红外热像仪俯仰方向视线误差标定。

7.根据权利要求1所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的测量红外热像仪方位方向视线误差步骤，二维电动摆镜(5)以指定的角位置间隔运动，记录二维电动摆镜(5)转动到两个位置的红外目标在图像坐标下的位置，计算对红外热像仪方位方向视线误差。

8.根据权利要求1所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的测量红外热像仪方位方向视线误差步骤，具体包括如下步骤：

(1)方位测量；

(2)计算对红外热像仪方位方向视线误差。

9.根据权利要求8所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的方位测量步骤，当二维电动摆镜(5)处于位置Ⅲ时，离轴式光学标校系统产生的特定形状的红外目标通过电动摆镜反射到复合导引头的成像焦面上，红外导引头(6)的红外热像仪输出红外图像，通过图像处理可以得出位置Ⅲ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅲ，二维电动摆镜(5)在方位方向摆动到一个角度a(2)到位置Ⅳ,得出位置Ⅳ时红外目标在图像坐标下的位置A_Ⅳ。

10.根据权利要求8所述的一种红外导引头全视场视线误差标校方法，其特征在于：所述的计算对红外热像仪俯仰方向视线误差步骤，变化距离△Y₍₂₎＝(A_Ⅳ-A_Ⅲ)d，如果热像仪焦距为f，热像仪视线变化角度β₍₂₎的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_2=\arctan \frac{\mathrm{\Δ}{Y}_2}{2f}$ ………………………………………………………②

通过二维电动摆镜(5)产生的标准摆角α与β进行比对，对红外热像仪方位方向视线误差标定。