CN107631806B - 一种提高tdi扫描仪扫描方向与tdi探测器扫描方向一致性对准精度的方法 - Google Patents

一种提高tdi扫描仪扫描方向与tdi探测器扫描方向一致性对准精度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于光学器件调校技术领域，具体涉及一种提高机载红外多光谱TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法。本发明将TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准转换为TDI线列方向对准。TDI探测器线列方向像元数远远高于TDI级数，一般在15‑80倍之间。因此，通过TDI线列长度远远大于TDI级数而产生数量级的放大作用，达到提高扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的目的。

Description

一种提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对 准精度的方法
技术领域
本发明属于光学器件调校技术领域，具体涉及一种提高机载红外多光谱TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法。
背景技术
早期，TDI扫描成像系统主要应用在航天领域，为了减少扫描机构的难度和复杂性，多选用TDI级数较少的探测器。随着技术的发展，高稳定、高精度扫描机构技术已经突破且成熟，TDI成像在航空领域的应用逐渐增多，航空领域中主要采用摆扫成像方式，通过摆扫可以实现大视场范围内的扫描成像，具备获取大幅宽、高信噪比目标图像的能力。
多光谱与高光谱成像系统中，由于光谱的细分，使得单个像元获取的能量大大降低，限制了工程中的应用。而TDI探测器具有可以进行多级扫描信号累加的突出优点，很容易获取较高信噪比，因此，在多光谱与高光谱成像系统中多采用TDI探测器。影响TDI扫描成像系统成像质量的主要因素有两个：一个是扫描速度与TDI电子转移速度的匹配性；二是扫描仪扫描方向与TDI级数一致性对准精度。目前的研究都是针对速率失配对成像性能的影响分析，对扫描仪扫描方向与 TDI探测器扫描方向一致性对准精度对成像质量的影响没有涉及。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法，以解决如何提高对准精度的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法，该方法包括如下步骤：
S1、将TDI扫描仪与光电测试系统调为大致同轴；
S2、将TDI扫描仪的光轴严格调为水平；
S3、将TDI扫描仪的扫描方向调为水平；
S4、在静态条件下，对TDI扫描仪加电，使TDI扫描仪的TDI 探测器工作于面阵模式，采集光电测试系统中的铅锤细丝靶标的目标图像；
S5、根据采集到的目标图像，计算出TDI探测器线列与细丝靶标的偏角；
S6、根据计算得到的偏角，对TDI探测器进行微调，使TDI探测器线列与细丝靶标方向一致，并处于铅垂状态。
进一步地，在步骤S2和S3中，通过自准直方法将TDI扫描仪的光轴和TDI扫描仪的扫描方向调为水平。
进一步地，在无法通过一次微调，使TDI探测器线列与细丝靶标方向一致时，重复执行步骤S4和S5，进行多次调节。
(三)有益效果
本发明提出的提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法，将TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准转换为TDI线列方向对准。TDI探测器线列方向像元数远远高于TDI级数，一般在15-80倍之间。因此，通过TDI线列长度远远大于TDI级数而产生数量级的放大作用，达到提高扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的目的。
附图说明
图1为本发明实施例使用的对准系统示意图；
图2为本发明实施例TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向存在偏角时的示意图；
图3为本发明实施例TDI探测器线列与所述细丝靶标的偏角计算原理示意图；
图4为本发明实施例TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向调整为一致时的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法，进行对准时使用的系统如图1所示，在 TDI扫描仪和光电测试系统光路对准及调平后，铅锤细丝靶标与滚动轴平行，与俯仰轴垂直。当TDI探测器线列与细丝靶标平行时，扫描仪扫描方向必与TDI探测器扫描方向一致。
该方法包括如下步骤：
S1、将TDI扫描仪安装在装调专用工装上，将TDI扫描仪与光电测试系统调为大致同轴。
S2、将莱卡经纬仪调为水平，将莱卡经纬仪瞄准TDI扫描仪的光学系统光轴，通过自准直方法将TDI扫描仪的光轴严格调为水平。
S3、将莱卡经纬仪瞄准TDI扫描仪扫描方向的基准镜，通过自准直方法将TDI扫描仪的扫描方向调为水平。
S4、在静态条件下，对所述TDI扫描仪加电，使所述TDI扫描仪的TDI探测器工作于面阵模式，采集所述光电测试系统中的铅锤细丝靶标的目标图像。
S5、对采集到的目标图像进行处理，根据采集到的所述目标图像，如图2所示，计算出所述TDI探测器线列与所述细丝靶标的偏角，计算方法为：
如图3所示，设铅锤细丝靶标的上、下两个端点位置，计算铅锤细丝靶标图像两端的位置坐标(x1，y1)、(x2，y2)，其中x1、x2为 TDI级数方向的坐标，y1、y2为TDI线列方向的坐标。计算TDI线列与铅锤细丝靶标间的偏角θ，如公式(1)所示。
当TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向偏角为θ时，计算 TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向的最大偏离量d，如公式 (2)所示：
d＝θ×N (2)
S6、根据计算得到的所述偏角，通过微调机构对所述TDI探测器进行微调，使所述TDI探测器线列与所述细丝靶标方向一致，并处于铅垂状态，如图4所示。
S7、在无法通过一次微调，使所述TDI探测器线列与所述细丝靶标方向一致时，重复执行步骤S4和S5，进行多次调节。
采用本实施例的方法，利用TDI探测器线列长度远远大于TDI 级数长度产生的放大作用，提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种提高TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的方法，其特征在于，所述方法将TDI扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准转换为TDI线列方向对准；TDI探测器线列方向像元数远远高于TDI级数，通过TDI线列长度远远大于TDI级数而产生数量级的放大作用，达到提高扫描仪扫描方向与TDI探测器扫描方向一致性对准精度的目的；
其中，所述方法包括如下步骤：
S1、将TDI扫描仪与光电测试系统调为大致同轴；
S2、将所述TDI扫描仪的光轴严格调为水平；
S3、将所述TDI扫描仪的扫描方向调为水平；
S4、在静态条件下，对所述TDI扫描仪加电，使所述TDI扫描仪的TDI探测器工作于面阵模式，采集所述光电测试系统中的铅锤细丝靶标的目标图像；
S5、根据采集到的所述目标图像，计算出所述TDI探测器线列与所述细丝靶标的偏角；
S6、根据计算得到的所述偏角，对所述TDI探测器进行微调，使所述TDI探测器线列与所述细丝靶标方向一致，并处于铅垂状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2和S3中，通过自准直方法将所述TDI扫描仪的光轴和所述TDI扫描仪的扫描方向调为水平。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在无法通过一次微调，使所述TDI探测器线列与所述细丝靶标方向一致时，重复执行步骤S4和S5，进行多次调节。
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