CN106017404A - 摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置及方法，旨在解决增加至少两路辅助激光的单目摄像测量相机的目标定位问题。检测装置包括基准引出单元和检测单元；基准引出单元包括自准直经纬仪；自准直经纬仪位于摄像测量相机和检测单元之间，用于引出摄像测量相机的视轴，并将所引视轴转至检测单元上；检测单元包括平面反射镜和二维转台；平面反射镜置于二维转台之上，两者配合将辅助激光沿原光路返回至所述辅助激光器的发射口。本发明具有检测方便、准确度高的优点。

Description

摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置及方法

技术领域

本发明属于光学检测领域，涉及一种摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置及方法。

背景技术

摄像测量相机是通过对动静态目标进行拍摄得到其二维数字图像，再通过分析二维数字图像重建目标三维信息的设备。摄像测量相机一般分为双目相机和单目相机，双目相机可以通过交会测量确定任意形式目标的三维几何信息，而单目相机在不增加辅助约束的情况下，只能确定目标的视线角方向，无法确定目标到相机的距离。

目前，针对单目摄像测量均是通过增加单目相机的视觉约束来解决其定位问题。对于增加至少两路辅助激光这种形式的摄像测量相机，需通过辅助激光与其光轴的夹角信息，解决其对目标的定位问题。因而，准确的检测出摄像测量相机视轴与辅助激光光轴的夹角，对于测量相机定位的准确性至关重要。

传统测试方法是通过在相机的不同物距处放置目标靶板，根据对应物距的间隔、激光在靶板上光点的间距，计算出相机视轴与激光光轴的夹角。这种方法简便易操作，但是受到所测物距、激光在靶板上光点的间距、靶板与测试光轴的不垂直等测试误差的制约，精度较低。

发明内容

基于以上背景，针对增加至少两路辅助激光的单目摄像测量相机的目标定位问题，本发明提供了一种检测方便、准确度高的摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置及方法。

本发明的技术解决方案是：

摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置，所述辅助激光器安装在摄像测量相机上；其特殊之处在于：该检测装置包括基准引出单元和检测单元；所述基准引出单元包括自准直经纬仪；所述自准直经纬仪位于摄像测量相机和检测单元之间，用于引出摄像测量相机的视轴，并将所引视轴转至检测单元上；所述检测单元包括平面反射镜和二维转台；所述平面反射镜置于二维转台之上，两者配合将辅助激光沿原光路返回至所述辅助激光器的发射口。

基于上述检测装置检测摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)利用自准直经纬仪引出摄像测量相机视轴；

2)将所引出的摄像测量相机的视轴转至检测单元上；

3)测量辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角。

上述步骤1)具体为：

1.2)固定摄像测量相机的位置，并将其物方朝向平面反射镜；

1.2)将自准直经纬仪置于摄像测量相机与平面反射镜之间，并将自准直经纬仪的物镜朝向摄像测量相机；

1.3)打开自准直经纬仪的十字光标，利用摄像测量相机对所述十字光标成像，调节自准直经纬仪的方位方向和俯仰方向，直到所述十字光标的像落在摄像测量相机的中心处，即可引出摄像测量相机的视轴。

上述步骤2)具体为：

2.1)记录自准直经纬仪俯仰方向与水平面的夹角θ，然后将自准直经纬仪的方位方向清零；

2.2)将自准直经纬仪的方位方向旋转180°，使自准直经纬仪的物镜朝向平面反射镜，同时调整自准直经纬仪俯仰方向，使其俯仰方向与水平面的夹角为-θ，调整好后固定自准直经纬仪位置不动；

2.3)通过二维转台调整平面反射镜的方位方向和俯仰方向，直到通过自准直经纬仪的物镜可看到平面反射镜返回的十字光标像，并使该十字光标像与自准直经纬仪的刻划中心重合，则自准直经纬仪对平面反射镜自准直，此时平面反射镜的法线与摄像测量相机视轴平行。

上述步骤3)具体为：

3.1)将二维转台的方位角和俯仰角全部清零；

3.2)撤掉自准直经纬仪，仅打开一个辅助激光器，使其发射的辅助激光照射到平面反射镜上；

3.3)调整二维转台的方位角及俯仰角，直到辅助激光通过平面反射镜反射后，沿原路返回至辅助激光器的发射口；

3.4)记录二维转台显示的方位角及俯仰角，即为摄像测量相机视轴与辅助激光光轴的二维夹角；

3.5)重复步骤3.1)～3.4)，直至测出所有辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角。

本发明的优点是：

1)检测方法简便，利用自准直经纬仪引出摄像测量相机光轴，并将所引光轴转移至检测单元，由检测单元直接测出辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角，不受检测环境因素制约，准确度高，测角精度由于2″。

2)适应性好，可应用于不同夹角的多个辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的测量。

3)可通过增加摄像测量相机与平面反射镜的间距进一步提高检测精度。

附图说明

图1是本发明的检测装置的示意图；

具体实施方式：

参见图1，摄像测量相机1上安装有辅助激光器2，本发明所提供的摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置包括基准引出单元和检测单元。

基准引出单元包括位于摄像测量相机1和检测单元之间的自准直经纬仪3，用于引出摄像测量相机1的视轴，并将所引视轴转至检测单元上。

检测单元包括平面反射镜4和二维转台5；平面反射镜4置于二维转台5之上，两者配合将辅助激光沿原光路返回至辅助激光器2的发射口。

基于上述检测装置，本发明还提供了一种检测摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的方法，包括以下步骤：

1)利用自准直经纬仪3引出摄像测量相机1的视轴：

1.1)固定摄像测量相机1的位置，并将其物方朝向平面反射镜4；

1.2)将自准直经纬仪3置于摄像测量相机1与平面反射镜4之间，并将自准直经纬仪3的物镜朝向摄像测量相机1；

1.3)打开自准直经纬仪3的十字光标，利用摄像测量相机1对所述十字光标成像，调节自准直经纬仪3的方位方向和俯仰方向，直到所述十字光标的像落在摄像测量相机1的中心处，即可引出摄像测量相机1的视轴。

2)将所引出的摄像测量相机1的视轴转至检测单元上：

2.1)记录自准直经纬仪3的俯仰方向与水平面的夹角θ，然后将自准直经纬仪3的方位方向清零；

2.2)将自准直经纬仪3的方位方向旋转180°，使自准直经纬仪3的物镜朝向平面反射镜4，同时调整自准直经纬仪3的俯仰方向，使其俯仰方向与水平面的夹角为-θ，调整好后固定自准直经纬仪3位置不动；

2.3)通过二维转台5调整平面反射镜4的方位方向和俯仰方向，直到通过自准直经纬仪3的物镜可看到平面反射镜4返回的十字光标像，并使该十字光标像与自准直经纬仪3的刻划中心重合，则自准直经纬仪3对平面反射镜4自准直，此时平面反射镜4的法线与摄像测量相机1的视轴平行。

3)测量辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角：

3.1)将二维转台5的方位角和俯仰角全部清零；

3.2)撤掉自准直经纬仪3，仅打开一个辅助激光器，使其发射的辅助激光照射到平面反射镜4上；

3.3)调整二维转台5的方位角及俯仰角，直到辅助激光通过平面反射镜4反射后，沿原路返回至辅助激光器的发射口；

3.4)记录二维转台5显示的方位角及俯仰角，即为摄像测量相机视轴与辅助激光光轴的二维夹角；

3.5)重复步骤3.1)～3.4)，直至测出所有辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角。

Claims (5)

1.摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置，所述辅助激光器安装在摄像测量相机上；其特征在于：所述检测装置包括基准引出单元和检测单元；

所述基准引出单元包括自准直经纬仪；所述自准直经纬仪位于摄像测量相机和检测单元之间，用于引出摄像测量相机的视轴，并将所引视轴转至检测单元上；

所述检测单元包括平面反射镜和二维转台；所述平面反射镜置于二维转台之上，两者配合将辅助激光沿原光路返回至所述辅助激光器的发射口。

2.采用权利要求1所述的检测装置检测摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)利用自准直经纬仪引出摄像测量相机视轴；

2)将所引出的摄像测量相机的视轴转至检测单元上；

3)测量辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角。

3.根据权利要求2所述的检测摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：

1.1)固定摄像测量相机的位置，并将其物方朝向平面反射镜；

1.2)将自准直经纬仪置于摄像测量相机与平面反射镜之间，并将自准直经纬仪的物镜朝向摄像测量相机；

1.3)打开自准直经纬仪的十字光标，利用摄像测量相机对所述十字光标成像，调节自准直经纬仪的方位方向和俯仰方向，直到所述十字光标的像落在摄像测量相机的中心处，即可引出摄像测量相机的视轴。

4.根据权利要求3所述的检测摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：

2.1)记录自准直经纬仪俯仰方向与水平面的夹角θ，然后将自准直经纬仪的方位方向清零；

2.2)将自准直经纬仪的方位方向旋转180°，使自准直经纬仪的物镜朝向平面反射镜，同时调整自准直经纬仪俯仰方向，使其俯仰方向与水平面的夹角为-θ，调整好后固定自准直经纬仪位置不动；

2.3)通过二维转台调整平面反射镜的方位方向和俯仰方向，直到通过自准直经纬仪的物镜可看到平面反射镜返回的十字光标像，并使该十字光标像与自准直经纬仪的刻划中心重合，则自准直经纬仪对平面反射镜自准直，此时平面反射镜的法线与摄像测量相机视轴平行。

5.根据权利要求4所述的检测摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：

3.1)将二维转台的方位角和俯仰角全部清零；

3.2)撤掉自准直经纬仪，仅打开一个辅助激光器，使其发射的辅助激光照射到平面反射镜上；

3.3)调整二维转台的方位角及俯仰角，直到辅助激光通过平面反射镜反射后，沿原路返回至辅助激光器的发射口；

3.4)记录二维转台显示的方位角及俯仰角，即为摄像测量相机视轴与辅助激光光轴的二维夹角；

3.5)重复步骤3.1)～3.4)，直至测出所有辅助激光光轴与摄像测量相机视轴的夹角。