CN106323505B - 一种反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，包括以下步骤：仅使用主反射镜各温度测量点数据判定，利用主背板温度与主反射镜温度的差值判定。本发明的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，主反射镜在不同温度下的变形对光学成像设备的焦距影响最大，因此首先要判断它的温度，在主反射镜上设置两个以上的温度测量点，可在单个温度测量点采集数据异常或外界温度剧烈变化导致主反射镜局部温度变化但由于其热容较大而整体并未发生变化时正确采集得到相机真实参考温度。本发明可正确采集到反射式光学成像设备焦面的参考温度，方法简单，为不同温度条件下准确调焦并获取清晰图像奠定了基础。

Description

一种反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法
技术领域
本发明涉及温度采集技术领域，特别涉及一种反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法。
背景技术
光学成像设备是一种通过将目标反射的光线会聚到图像传感器上从而获得目标图像的设备，在气象观测、信息侦察、地理测绘、目标跟踪等领域发挥着重要的作用。目前，光学成像设备的工作原理都是基于几何光学，借助反射镜将光线反射、会聚，并最终使光线的焦点落在光电传感器。
光学成像设备的机械结构在不同温度条件下存在热胀冷缩现象，最终可能导致光线的焦点与光电传感器之间存在偏差，出现离焦现象。对于主反射镜面型精度较高的光学系统而言，大量的分析和试验证明，光学成像设备的主反射镜与主反射镜背板的温度对光学系统焦距的影响较大，因此可将主反射镜与主反射镜背板的温度作为光学成像设备的参考温度。出厂前，通过实验室热环境模拟和大量的分析与测试，已经找到光学成像设备的参考温度与焦距的关系，因此当光学成像设备出厂进入工作环境后，只需知道其参考温度就可确定当前实际焦距，判断光学成像设备是否存在离焦现象。
发明内容
本发明为了克服当前光学成像设备参考温度采集存在的简单、容易误判的缺点，提出一种基于主反射镜及主反射镜背板的多点温度采集与处理的，可更加准确的得到高精度反射式光学成像设备焦面的参考温度的，反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，包括以下步骤：
仅使用主反射镜各温度测量点数据判定：依次采集相机主反射镜全部温度测量点数据并计算它们的平均值，计算全部温度测量点数值与其平均值的差值，当该差值满足主反射镜温度离散门限时，该差值就是光学成像设备的焦面参考温度，否则继续采集主反射镜背板温度；
利用主反射镜背板温度与主反射镜温度的差值判定：采集主反射镜背板上所有温度测量点数据，除最大值和最小值外计算其余温度测量点数据的平均值，再将主反射镜全部温度测量点数据与该平均值依次作差，逐个判断差值是否满足主反射镜组件温度离散门限，如果存在满足条件的差值则将这些差值对应的主反射镜温度点数据平均后作为光学成像设备的焦面参考温度，否则将差值绝对值最小的主反射镜温度点数据作为光学成像设备的焦面参考温度。
在上述技术方案中，所述反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，具体包括以下步骤：
(1)、采集主反射镜上所有温度测量点数据，分别标记为T1，T2，…Tn，它们的平均值记作△Tavg；
(2)、分别计算T1，T2，…Tn与△Tavg的差值，取绝对值后标记为△T1,△T2，…△Tn；
(3)、从△T1，△T2，…△Tn中选取最小值，标记为△Tmin，其对应的主反射镜温度测量点数据为TSn；
(4)、当△Tmin小于主反射镜温度离散门限G1时，则TSn为该光学成像设备当前焦面参考温度，温度采集结束；
(5)、当△Tmin大于主反射镜温度离散门限G1时，采集主反射镜背板上所有温度测量点数据，分别标记为t1，t2，…tn；
(6)、找出t1，t2，…tn中的最大值tMAX和最小值tMIN，计算除最大值tMAX和最小值tMIN之外其余数据的平均值△tavg；
(7)、分别计算主反射镜上所有温度测量点数据T1，T2，…Tn与△tavg的差值，取绝对值后标记为△t1，△t2，…△tn；
(8)、从△t1，△t2，…△tn中选取最小值，标记为△tmin，其对应的主反射镜温度测量点数据标记为Tsmin；
(9)、从△t1，△t2，…△tn中选取小于主反射镜组件温度离散门限G2的点，把它们对应的主反射镜温度测量点数据标记为Ts1，Ts2，…Tsk，计算Ts1，Ts2，…Tsk的平均值Tsavg，将其作为焦面参考温度，温度采集结束；如果△t1，△t2，…△tn中不存在小于主反射镜组件温度离散门限G2的点，即Tsavg＝0，则将Tsmin当作焦面参考温度，温度采集结束。
在上述技术方案中，所述的反射式光学成像设备是一种将光线反射会聚成像的光学成像系统，该系统是仅包含一个用于会聚光线的主反射镜的单反系统，或者是包含主反射镜和次镜两个用于会聚光线的反射镜的两反系统，或者是包括主反射镜、次镜、三镜三种反射镜的三反系统，或者是大于三反的多反式光学系统。
在上述技术方案中，所述的主反射镜面型精度优于λ/30，λ为系统所用光波的波长。
在上述技术方案中，所述的光学相机安装在主反射镜背板上，且主反射镜安装在主反射镜背板上。
在上述技术方案中，所述的采集温度测量点数据的方法是，间隔一定时间连续采集多次温度数据的平均值作为该温度测量点的温度数据。
在上述技术方案中，所述的主反射镜上温度测量点数量至少大于1个。
在上述技术方案中，所述的主反射镜背板上温度测量点数量至少大于1个。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，主反射镜在不同温度下的变形对光学成像设备的焦距影响最大，因此首先要判断它的温度，在主反射镜上设置2个以上的温度测量点，可在单个温度测量点采集数据异常或外界温度剧烈变化导致主反射镜局部温度变化但由于其热容较大而整体并未发生变化时正确采集得到相机真实参考温度。
本发明的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，当主反射镜各温度点数据一致性较差时难以得到主反射镜温度，借助与主反射镜紧密衔接的主反射镜背板上的各温度点数据可推断出主反射镜温度点数据的正确性，也可正确得到光学成像设备参考温度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的方法的流程框图。
具体实施方式
仅选择某一个温度传感器的数值作为光学成像设备焦面参数温度的简单做法，难以反映其焦面的真实参考温度，本发明可提高光学成像设备焦面参考温度采集的准确性，为不同温度条件下准确调焦并获取清晰图像奠定了基础。
本发明的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法包括以下步骤：
仅使用主反射镜各温度测量点数据判定：依次采集相机主反射镜全部温度测量点数据并计算它们的平均值，计算全部温度测量点数值与其平均值的差值，当该差值满足主反射镜温度离散门限时，该差值就是光学成像设备的焦面参考温度，否则继续采集主反射镜背板温度；
利用主反射镜背板温度与主反射镜温度的差值判定：采集主反射镜背板上所有温度测量点数据，除最大值和最小值外计算其余温度测量点数据的平均值，再将主反射镜全部温度测量点数据与该平均值依次作差，逐个判断差值是否满足主反射镜组件温度离散门限，如果存在满足条件的差值则将这些差值对应的主反射镜温度点数据平均后作为光学成像设备的焦面参考温度，否则将差值绝对值最小的主反射镜温度点数据作为光学成像设备的焦面参考温度。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
如图1所示，为本发明反射式光学成像设备参考温度采集方法的流程框图，主要步骤如下：
步骤1：采集主反射镜上所有温度测量点数据，分别标记为T1，T2，…Tn，并计算它们的平均值△Tavg；
步骤2：分别计算T1，T2，…Tn与△Tavg的差值，取绝对值后标记为△T1,△T2，…△Tn；
步骤3：从△T1,△T2，…△Tn中选取最小值，标记为△Tmin，其对应的主反射镜温度测量点数据为TSn；
步骤4：当△Tmin小于主反射镜温度离散门限G1时，则TSn为光学成像设备焦面参考温度，温度采集结束；
步骤5：当△Tmin大于主反射镜温度离散门限G1时，采集主反射镜背板上所有温度测量点数据，分别标记为t1，t2，…tn；
步骤6：找出t1，t2，…tn中的最大值tMAX和最小值tMIN，计算除最大值tMAX和最小值tMIN之外其余温度值的平均值△tavg；
步骤7：分别计算主反射镜上所有温度测量点数据T1，T2，…Tn与△tavg的差值，取绝对值后标记为△t1，△t2，…△tn；
步骤8：从△t1，△t2，…△tn中选取最小值，标记为△tmin，其对应的主反射镜温度测量点数据标记为Tsmin；
步骤9：从△t1，△t2，…△tn中选取小于主反射镜组件温度离散门限G2的点，把它们对应的主反射镜温度测量点数据标记为Ts1，Ts2，…Tsk，计算Ts1，Ts2，…Tsk的平均值Tsavg，将其作为光学成像设备焦面参考温度，温度采集结束；如果△t1，△t2，…△tn中不存在小于主反射镜组件温度离散门限G2的点，即Tsavg＝0，则Tsmin为光学成像设备焦面参考温度，温度采集结束。
所述的反射式光学成像设备是一种将光线反射会聚成像的光学成像系统，该系统可以是单反系统(仅包含一个用于会聚光线的主反射镜)，也可以是两反系统(包含主反射镜和次镜两个用于会聚光线的反射镜)，还可以是三反系统(包括主反射镜、次镜、三镜三种反射镜)，甚至可以是四反、五反、六反等等大于三反的多反式光学系统。
所述的主反射镜面型精度通常优于λ/30，λ为系统所用光波的波长。该种面型精度的主反射镜在其自身温度变化时其面型变化较大，对光线的会聚精度影响较大。
所述的光学成像设备焦面参考温度是指主反射镜处于不同的温度下导致系统焦面处于不同的位置，因此将主反射镜的温度作为焦面的参考温度。
所述的光学相机安装在主反射镜背板上，且主反射镜安装在主反射镜背板上。
所述的采集温度测量点数据，方法是将间隔一定时间连续采集多次温度数据的平均值作为该温度测量点的温度数据。
所述的主反射镜上温度测量点数量至少大于1个；所述的主反射镜背板上温度测量点数量至少大于1个。上述的“至少大于1个”是指2个及以上的个数。
所述的主反射镜温度离散门限是指该光学相机主反射镜温度稳定后，主反射镜上所设置的温度传感器都正常工作时它们允许的最大差值；
所述的主反射镜组件温度离散门限是指该光学相机中主反射镜和主反射镜背板(主反射镜组件)温度稳定后，主反射镜与主反射镜背板上所设置的温度传感器都正常工作时它们允许的最大差值。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
仅使用主反射镜各温度测量点数据判定：依次采集相机主反射镜全部温度测量点数据并计算它们的平均值，计算全部温度测量点数据与其平均值的差值，当该差值满足主反射镜温度离散门限时，该差值就是光学成像设备的焦面参考温度，否则继续采集主反射镜背板温度；
利用主反射镜背板温度与主反射镜温度的差值判定：采集主反射镜背板上所有温度测量点数据，除最大值和最小值外计算其余温度测量点数据的平均值，再将主反射镜全部温度测量点数据与该平均值依次作差，逐个判断差值是否满足主反射镜组件温度离散门限，如果存在满足条件的差值则将这些差值对应的主反射镜温度点数据平均后作为光学成像设备的焦面参考温度，否则将差值绝对值最小的主反射镜温度点数据作为光学成像设备的焦面参考温度。
2.根据权利要求1所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)、采集主反射镜上所有温度测量点数据，分别标记为T1，T2，…Tn，它们的平均值记作△Tavg；
(2)、分别计算T1，T2，…Tn与△Tavg的差值，取绝对值后标记为△T1,△T2，…△Tn；
(3)、从△T1，△T2，…△Tn中选取最小值，标记为△Tmin，其对应的主反射镜温度测量点数据为TSn；
(4)、当△Tmin小于主反射镜温度离散门限G1时，则TSn为该光学成像设备当前焦面参考温度，温度采集结束；
(5)、当△Tmin大于主反射镜温度离散门限G1时，采集主反射镜背板上所有温度测量点数据，分别标记为t1，t2，…tn；
(6)、找出t1，t2，…tn中的最大值tMAX和最小值tMIN，计算除最大值tMAX和最小值tMIN之外其余数据的平均值△tavg；
(7)、分别计算主反射镜上所有温度测量点数据T1，T2，…Tn与△tavg的差值，取绝对值后标记为△t1，△t2，…△tn；
(8)、从△t1，△t2，…△tn中选取最小值，标记为△tmin，其对应的主反射镜温度测量点数据标记为Tsmin；
(9)、从△t1，△t2，…△tn中选取小于主反射镜组件温度离散门限G2的点，把它们对应的主反射镜温度测量点数据标记为Ts1，Ts2，…Tsk，计算Ts1，Ts2，…Tsk的平均值Tsavg，将其作为焦面参考温度，温度采集结束；如果△t1，△t2，…△tn中不存在小于主反射镜组件温度离散门限G2的点，即Tsavg＝0，则将Tsmin当作焦面参考温度，温度采集结束。
3.根据权利要求1或2所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，所述的反射式光学成像设备是一种将光线反射会聚成像的光学成像系统，该系统是仅包含一个用于会聚光线的主反射镜的单反系统，或者是包含主反射镜和次镜两个用于会聚光线的反射镜的两反系统，或者是包括主反射镜、次镜、三镜三种反射镜的三反系统，或者是大于三反的多反式光学系统。
4.根据权利要求1或2所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，所述的主反射镜面型精度优于λ/30，λ为系统所用光波的波长。
5.根据权利要求1或2所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，所述的光学成像设备安装在主反射镜背板上，且主反射镜安装在主反射镜背板上。
6.根据权利要求1或2所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，所述的采集主反射镜背板上所有温度测量点数据的方法是，间隔一定时间连续采集多次温度数据的平均值作为该温度测量点的温度数据。
7.根据权利要求1或2所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，所述的主反射镜上温度测量点数量至少大于1个。
8.根据权利要求1或2所述的反射式光学成像设备焦面参考温度采集方法，其特征在于，所述的主反射镜背板上温度测量点数量至少大于1个。
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