CN106643488A - 一种红外ccd相机虚拟光轴标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供红外CCD相机虚拟光轴标定方法，包括：通过标准黑体中的圆柱孔产生标准圆光斑；将其调整至显示水平0像素、俯仰0像素位置；利用激光跟踪仪球型靶标出第一圆柱孔中心坐标，将标准黑体移动至其他位置，重复上述步骤获取第二圆柱孔中心坐标；第一圆柱孔中心坐标以及第二圆柱孔中心坐标的连线坐标即为红外CCD相机光轴直线坐标，并得出所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球坐标的位姿关系。本发明提供的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，通过虚拟直线坐标与红外CCD相机外固定不变的三靶球位的坐标关系，使得无论红外CCD相机置于何处，可通过外部三球坐标三点定位准确得出红外CCD相机光轴，从而为试验人员提供坐标参考，有利于试验人员测量调试。

Description

一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法
技术领域
本发明涉及工业视觉计算技术领域，特别涉及一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法。
背景技术
CCD是一种对焦电荷耦合器件,一种光电转换式光学传感器。CCD成像探测器像人的视网膜，它和相应的光学系统结合被放在空间、地面、水中、机器中、甚至人体内，代替了人的眼睛，对所有人们感兴趣的目标进行观察和记录。它提供给人们大量的信息，以进行各方面的分析、考察和使用，具有体积小、重量轻、噪声低、自扫描、工作速度快、测量精度高、寿命长等特点。CCD在人类的各项活动中：日常生活、生产建设、交通运输、通信联络、安全保卫、医疗卫生、科学研究、军事装备等各方面都起到重大的、不可取代的作用。如今红外CCD已大量运用于工程测量中。在实际测量中，如事先知道所用红外CCD相机光轴和相心位置将有利于试验人员测量调试。因此，如何标定红外CCD相机虚拟光轴成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法，以解决如何标定红外CCD相机虚拟光轴的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法，包括：通过标准黑体中的圆柱孔产生一个标准圆光斑；将所述标准圆光斑调整至显示水平0像素、俯仰0像素位置；利用激光跟踪仪球型靶标出第一圆柱孔中心坐标，将所述标准黑体移动至其他位置，重复上述步骤获取第二圆柱孔中心坐标；所述第一圆柱孔中心坐标以及所述第二圆柱孔中心坐标的连线坐标即为红外CCD相机光轴直线坐标，并得出所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球坐标的位姿关系。
进一步地，一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法中还包括测定红外CCD相机的相心坐标：由激光跟踪仪旋转拟合得到多齿分度台转轴轴线，通过两个标准黑体圆孔得到光斑圆心连线，调整所述标准黑体使所述多齿分度台转轴轴线与所述光斑圆心连线垂直，两线相较于O点；将红外CCD相机放置于所述多齿分度台上，探测第一标准黑体的光斑水平俯仰像素值 ，旋转所述多齿分度台至180°，探测第二标准黑体的光斑水平俯仰像素值；调整所述第一标准黑体以及所述第二标准黑体的高度，使其；调整所述红外CCD相机的六维调整机构，使所述红外CCD相机对左右两侧光斑成像同时清晰，测出所述红外CCD相机光轴直线，微调使所述光轴直线平行于所述光斑圆心连线，使=0，此时O点坐标即为所述红外CCD相机的相心坐标, 测量外部三靶球坐标值，获取所述相心坐标与其坐标的位姿关系。
进一步地，所述多齿分度台转轴轴线与所述光斑圆心连线垂直的不相交度小于0.02mm。
进一步地，通过所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球坐标的位姿关系，建立上位机光轴坐标转化模块，在所述上位机光轴坐标转化模块中输入三点坐标，计算出相应的光轴坐标。
进一步地，通过所述相心坐标与外部三靶球坐标的位姿关系建立上位机相心坐标转化模块，在所述上位机相心坐标转化模块中输入三点坐标，计算出相应相心坐标。
进一步地，通过标准黑体中圆度为0.05mm的圆柱孔产生一个标准圆光斑。
本发明提供的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，通过激光跟踪仪和标准黑体获取红外CCD相机光轴的虚拟直线坐标，并确定其与红外CCD相机外固定不变的三靶球位的坐标关系。基于获知的坐标关系，无论红外CCD相机置于何处，可通过外部三球坐标三点定位准确得出红外CCD相机光轴，从而为试验人员提供坐标参考，有利于试验人员测量调试。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的红外CCD相机虚拟光轴标定方法的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例提供的红外CCD相机的相心坐标的测定方法的步骤流程示意图；
图3为本发明实施例提供的红外CCD相机的相心坐标的测定方法的步骤流程示意图；
图4a为本发明实施例提供的标准黑体的俯视结构示意图；
图4b为本发明实施例提供的标准黑体的前视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的搭建的红外CCD相机寻心平台的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的红外CCD相机虚拟光轴标定方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，本发明提供的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，通过激光跟踪仪和标准黑体获取红外CCD相机光轴的虚拟直线坐标，并确定其与红外CCD相机外固定不变的三靶球位的坐标关系。基于获知的坐标关系，无论红外CCD相机置于何处，可通过外部三球坐标三点定位准确得出红外CCD相机光轴，从而为试验人员提供坐标参考，有利于试验人员测量调试。
图1为本发明实施例提供的红外CCD相机虚拟光轴标定方法的步骤流程示意图。参照图1 ，提供一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法，包括以下步骤：
S11、通过标准黑体中的圆柱孔产生一个标准圆光斑；
S12、将所述标准圆光斑调整至显示水平0像素、俯仰0像素位置；
S13、利用激光跟踪仪球型靶标出第一圆柱孔中心坐标，将所述标准黑体移动至其他位置，重复上述步骤获取第二圆柱孔中心坐标；
S14、所述第一圆柱孔中心坐标以及所述第二圆柱孔中心坐标的连线坐标即为红外CCD相机光轴直线坐标，并得出所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球坐标的位姿关系。
图2为本发明实施例提供的红外CCD相机虚拟光轴标定方法的红外CCD相机原理结构示意图。参照图2，将标准黑体21往上移动获取第二圆柱孔中心坐标，并最终获得虚拟光轴22，通过所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球23坐标的位姿关系，建立上位机光轴坐标转化模块，在所述上位机光轴坐标转化模块中输入三点坐标，计算出相应的光轴坐标。
图3为本发明实施例提供的红外CCD相机的相心坐标的测定方法的步骤流程示意图。参照图3，测定红外CCD相机的相心坐标包括：
S31、由激光跟踪仪旋转拟合得到多齿分度台转轴轴线，通过两个标准黑体圆孔得到光斑圆心连线，调整所述标准黑体使所述多齿分度台转轴轴线与所述光斑圆心连线垂直，两线相较于O点；
S32、将红外CCD相机放置于所述多齿分度台上，探测第一标准黑体的光斑水平俯仰像素值，旋转所述多齿分度台至180°，探测第二标准黑体的光斑水平俯仰像素值；
S33、调整所述第一标准黑体以及所述第二标准黑体的高度，使其；
S34、调整所述红外CCD相机的六维调整机构，使所述红外CCD相机对左右两侧光斑成像同时清晰，测出所述红外CCD相机光轴直线，微调使所述光轴直线平行于所述光斑圆心连线，使=0，此时O点坐标即为所述红外CCD相机的相心坐标, 测量外部三靶球坐标值，获取所述相心坐标与其坐标的位姿关系。
图4a为本发明实施例提供的标准黑体的俯视结构示意图；图4b为本发明实施例提供的标准黑体的前视结构示意图。参照图4a以及图4b，红外CCD相机相面封装在相机内部无法直接确定，需采用标准黑体间接法获得。标准黑体外形是一个后段为发热体41、前段为圆柱孔42的仪器设备，在本发明实施例中，通过一个圆度为0.05mm的圆柱孔生产一个标准圆光斑。
图5为本发明实施例提供的搭建的红外CCD相机寻心平台的结构示意图。在测量相心之前，需要搭建红外CCD相机寻心平台50，该寻心平台多齿分度台转轴轴线51由激光跟踪仪旋转拟合得来，光斑圆心连线52通过两个标准黑体圆孔得到。调整平台调整机构即调整标准黑体让多齿分度台转轴轴线51垂直光斑圆心连线52，且两线相交于O点，在本发明实施例中，所述多齿分度台转轴轴线51与所述光斑圆心连线52垂直的不相交度小于0.02mm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若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，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种红外CCD相机虚拟光轴标定方法，其特征在于，包括：
通过标准黑体中的圆柱孔产生一个标准圆光斑；
将所述标准圆光斑调整至显示水平0像素、俯仰0像素位置；
利用激光跟踪仪球型靶标出第一圆柱孔中心坐标，将所述标准黑体移动至其他位置，重复上述步骤获取第二圆柱孔中心坐标；
所述第一圆柱孔中心坐标以及所述第二圆柱孔中心坐标的连线坐标即为红外CCD相机光轴直线坐标，并得出所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球坐标的位姿关系。
2.如权利要求1所述的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，其特征在于，还包括测定红外CCD相机的相心坐标：
由激光跟踪仪旋转拟合得到多齿分度台转轴轴线，通过两个标准黑体圆孔得到光斑圆心连线，调整所述标准黑体使所述多齿分度台转轴轴线与所述光斑圆心连线垂直，两线相较于O点；
将红外CCD相机放置于所述多齿分度台上，探测第一标准黑体的光斑水平俯仰像素值，旋转所述多齿分度台至180°，探测第二标准黑体的光斑水平俯仰像素值；
调整所述第一标准黑体以及所述第二标准黑体的高度，使其；
调整所述红外CCD相机的六维调整机构，使所述红外CCD相机对左右两侧光斑成像同时清晰，测出所述红外CCD相机光轴直线，微调使所述光轴直线平行于所述光斑圆心连线，使=0，此时O点坐标即为所述红外CCD相机的相心坐标, 测量外部三靶球坐标值，获取所述相心坐标与其坐标的位姿关系。
3.如权利要求2所述的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，其特征在于，所述多齿分度台转轴轴线与所述光斑圆心连线垂直的不相交度小于0.02mm。
4.如权利要求1所述的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，其特征在于，通过所述红外CCD相机光轴直线坐标与外部三靶球坐标的位姿关系，建立上位机光轴坐标转化模块，在所述上位机光轴坐标转化模块中输入三点坐标，计算出相应的光轴坐标。
5.如权利要求2所述的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，其特征在于，通过所述相心坐标与外部三靶球坐标的位姿关系建立上位机相心坐标转化模块，在所述上位机相心坐标转化模块中输入三点坐标，计算出相应相心坐标。
6.如权利要求1所述的红外CCD相机虚拟光轴标定方法，其特征在于，通过标准黑体中圆度为0.05mm的圆柱孔产生一个标准圆光斑。
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