CN111025618B - 反射式望远镜的装调方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式望远镜的装调方法，将改正镜组采用装调相机替换；根据控制装调相机拍摄的标定图像，获得装调相机和望远镜作为整体部件的第二内外参数；根据装调相机的第一内外参数和第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定望远镜和装调相机之间的相对位置关系；并由此将装调相机调整至对准望远镜。本申请中将改正镜组采用装调相机替换，通过装调相机和望远镜之间的对准调节，实现改正镜组和望远镜之间的对准调节，在很大程度上提升了大口径大视场的望远镜的装调精度，进而有利于提升望远镜的探测能力。本申请还提供了一种反射式望远镜的装调装置、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

反射式望远镜的装调方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及望远镜技术领域，特别是涉及一种反射式望远镜的装调方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

望远镜口径的增加不仅可以有效地提高对临近目标的分辨能力，同时还以平方规律提升望远镜的集光能力，可有效提升暗弱目标成像信噪比、拓展极限探测能力，最终实现对更加深远的宇宙的探索。因此，大口径大视场望远镜是未来验证宇宙学最新理论、增加时域天文等领域学术话语权的关键。

大口径大视场望远镜在近二十年来发展获得了飞速发展，为了获得更高的巡天效率与集光能力，其口径与视场都在不断扩大。主动光学作为大口径大视场望远镜的关键技术，已经获得了广泛的应用。大口径大视场望远镜的探测能力，和主动光学对望远镜中的各个主要部件进行独立、实时的面形校正与姿态控制，对望远镜的光学加工和系统装配精度等各方面因素均息息相关，还可以有效地放宽对大型跟踪架刚度的要求，降低系统运动惯量。

传统上使用的对望远镜的粗对准装调方法为采用激光跟踪仪系统粗对准。但是，激光跟踪仪需要通过靶标反射激光，靶标由于光学反射镜面之间的精度传递，会严重降低粗对准效果，同时逐点测量效率极低。采用干涉仪的方法，在成本、动态范围以及环境适应性上又存在诸多限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种反射式望远镜的装调方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，提高了反射式望远镜对准装调的精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种反射式望远镜的装调方法，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，所述装调相机背离所述望远镜的一侧设置标定板，所述装调相机上设置有模拟质量物件，且所述装调相机和所述模拟质量物件的总质量与所述改正镜组的质量相等；包括：

控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合所述标定图像，获得所述装调相机和所述望远镜作为整体部件的第二内外参数；

根据所述装调相机的第一内外参数和所述第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系；其中，所述映射关系模型为所述第一内外参数，和所述第二内外参数，与所述相对位置关系之间的对应关系模型；

根据所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行调整，若所述调整后的所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行再次调整，直到所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系满足对准要求；

将所述改正镜组替换所述装调相机和所述模拟质量物件。

在本申请一种可选地实施例中，所述装调相机上设置有靶标，在控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像之前，还包括：

预先在所述装调相机和所述望远镜上设置靶标；

采用双目相机拍摄靶标图像，并根据所述靶标图像分别确定所述装调相机和所述望远镜的空间位置；

基于所述空间位置对所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系进行粗调。

在本申请一种可选地实施例中，创建映射关系模型的过程可以包括：

采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本；

根据所述第一内外参数、多组所述第二内外参数样本以及多组所述相对位置关系样本，进行神经网络训练，获得所述映射关系模型。

在本申请一种可选地实施例中，所述采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本包括：

测量所述望远镜的尺寸参数；

根据所述尺寸参数，利用仿真技术，模拟所述装调相机和所述望远镜之间的光路，获得所述装调相机和所述望远镜之间多种不同相对位置关系样本对应的第二内外参数样本。

在本申请一种可选地实施例中，所述采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本包括：

预先将所述标定板和所述望远镜分别设置在所述装调相机两侧；

控制所述装调相机拍摄的通过所述望远镜反射所述标定板上图案获得对应图像，并基于相机标定原理解算获得一组所述装调相机和所述望远镜整体的所述第二内外参数样本；

通过实验室测量装置，测量所述装调相机和所述望远镜之间的所述相对位置关系样本；

改变所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系，重复执行所述控制所述装调相机拍摄的通过所述望远镜反射所述标定板上图案获得对应图像的步骤，获得多组所述第二内外参数样本和对应的所述相对位置关系样本。

在本申请一种可选地实施例中，所述根据相对位置关系对装调相机的位置进行调整包括：

若基于当前所述标定板、所述装调相机以及所述望远镜之间的相对位置状态下，所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系满足对准要求，则改变所述标定板相对于所述望远镜的光轴的偏转角，重复执行所述控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像的操作步骤，直到在所述标定板多个不同偏转角的状态下，所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系均满足对准要求。

本申请还提供了一种反射式望远镜的装调装置，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，所述装调相机背离所述望远镜的一侧设置标定板，所述装调相机上设置有模拟质量物件，使得所述装调相机和所述模拟质量物件的总质量与所述改正镜组的质量相等；包括：

参数运算模块，用于控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合所述标定图像，获得所述装调相机和所述望远镜作为整体部件的第二内外参数；

位置运算模块，用于根据所述装调相机的第一内外参数和所述第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系；其中，所述映射关系模型为所述第一内外参数，和所述第二内外参数，与所述相对位置关系之间的对应关系模型；

装调模块，用于根据所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行调整，若所述调整后的所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行再次调整，直到所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系满足对准要求；

更换模块，用于将所述改正镜组替换所述装调相机和所述模拟质量物件。

在本申请一种可选地实施例中，还包括粗调模块，用于预先在所述装调相机和所述望远镜上设置靶标；采用双目相机拍摄靶标图像，并根据所述靶标图像分别确定所述装调相机和所述望远镜的空间位置；基于所述空间位置对所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系进行粗调。

本申请还提供了一种反射式望远镜的装调设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述反射式望远镜的装调方法的步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述反射式望远镜的装调方法的步骤。

本发明所提供的反射式望远镜的装调方法，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，装调相机背离望远镜的一侧设置标定板，装调相机上设置有模拟质量物件，使得装调相机和模拟质量物件的总质量与改正镜组的质量相等；包括：控制装调相机拍摄的望远镜反射标定板上图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合标定图像，获得装调相机和望远镜作为整体部件的第二内外参数；根据装调相机的第一内外参数和第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定望远镜和装调相机之间的相对位置关系；其中，映射关系模型为第一内外参数，和第二内外参数，与相对位置关系之间的对应关系模型；根据相对位置关系对装调相机的位置进行调整，若调整后的装调相机和望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的相对位置关系对装调相机的位置进行再次调整，直到望远镜和装调相机之间的相对位置关系满足对准要求。

本申请中将改正镜组采用可拍摄图像的装调相机替换，基于相机标定原理，通过装调相机拍摄经过望远镜反射的标定板的标定图像，获得相机和望远镜作为一个整体部件的第二内外参数，并根据提前创建获得的映射关系模型，确定出装调相机和望远镜之间的相对位置关系，基于该相对位置关系即可对装调相机相对于望远镜的相对位置关系进行调节，使得装调相机能够调整至和望远镜对准位置。并且在实际调节中，可以在每次调节之后，计算一次装调相机和望远镜之间的相对位置关系，以反馈验证二者之间的相对位置关系是否符合要求，经过多次反复的调节，实现装调相机和望远镜之间准确的对准装调后，再将改正镜组替换装调相机，装调相机的装调好的位置，即为改正镜组准确的对准装调位置。

本申请中对反射式望远镜的装调方式在很大程度上提升了大口径大视场的望远镜的装调精度，进而有利于提升望远镜的探测能力。

本申请还提供了一种反射式望远镜的装调装置、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的反射式望远镜的装调方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的反射式望远镜的装调光路示意图；

图3为本申请另一实施例提供的反射式望远镜的装调方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的反射式望远镜的装调装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本申请实施例提供的反射式望远镜的装调方法的流程示意图。具体地，对于反射式望远镜而言，主要包括反射式的望远镜和配套使用的改正镜组两部分，望远镜将无穷远处的画面反射至改正镜组中，使得用户通过改正镜组能够观察到远处的景物。

望远镜要能够正常使用需要将望远镜的各个部件进行组装，其中，改正镜组和望远镜之间对准的精准度对反射式望远镜的性能至关重要，需要使得改正镜组和望远镜的光轴位于同一直线上。

在进行反射式望远镜的装调时，需要先将改正镜组从支撑的支架上取下，并将装调相机放置在改正镜组的安装支架上，用装调相机模拟改正镜组和望远镜之间进行对准装调。

进一步考虑到，本申请中所涉及的是大口径大视场的望远镜，其直径达到8米左右。对于望远镜、改正镜组等部件而言，往往体积、质量均相对较大。而装调相机的质量远小于改正镜组，改正镜组安装在支架上时，对支架存在压弯的作用，而装调相机则不会产生压弯，装调相机直接放置在支架上和改正镜组放置在支架上的对准效果是不同的。因此，本申请中进一步地将装调相机上设置模拟质量物件，使得该模拟质量物件和装调相机的整体和改正镜组的质量基本持平，进而消除质量对装调的影响。

在完成装调相机的安装之后，即可对该望远镜进行对准状态，具体地该装调过程具体可以包括：

步骤S11：控制装调相机拍摄的望远镜反射标定板上图案获得标定图像。

步骤S12：基于相机标定原理，结合标定图像，获得装调相机和望远镜作为整体部件的第二内外参数。

具体地，如图2所示，图2为本申请实施例提供的反射式望远镜的装调光路示意图。标定板3和望远镜2分别设置在装调相机1的两侧，且三者大致在同一直线上，装调相机1的镜头朝向望远镜2的一侧。那么标定板3上的标定图案即可通过望远镜2反射至装调相机1，通过装调相机可以拍摄望远镜反射的标定板图案的图像，通过该图像基于相机标定原理，即可获得装调相机1和望远镜2作为整体部件的内外参数，也即是第二内外参数。具体该第二内外参数可以是装调相机1和望远镜2作为整体部件的焦距f₂，装调相机1和望远镜2作为整体部件的横纵比例参数β₂，装调相机1和望远镜2作为整体部件的畸变参数τ₂，装调相机1和望远镜2作为整体部件的像面坐标中心(u₂,v₂)。

对于标定板3上的标定图案，具体可以采用棋盘格图案、或者其他类似具有大量特征点的图案，且标定板3也并不必然是设置有特定图案的板状结构，还可以是液晶显示屏上显示可用于标定的图案。

步骤S13：根据第一内外参数和第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定望远镜和装调相机之间的相对位置关系。

其中，映射关系模型为第一内外参数、第二内外参数和相对位置关系之间的关系模型；第一内外参数为装调相机的内外参数，第二内外参数为望远镜和装调相机构成的整体部件的内外参数，相对位置关系为望远镜和装调相机之间的相对位置关系。

具体地，F(f₁,β₁,τ₁,u₁,v₁,f₂,β₂,τ₂,u₂,v₂)＝M·G(Δx,Δy,Δφ,Δγ)，其中，f₁为装调相机的焦距，β₁为横纵比例参数，τ₁为畸变参数，(u₁,v₁)像面坐标中心，f₁，β₁，τ₁，(u₁,v₁)即为装调相机的第一内外参数，该第一内外参数同样可以基于相机标定原理获得。

另外，以望远镜光轴方向为Z轴方向，以垂直于Z轴且大体向下的方向为Y轴方向，以垂直Z轴和Y轴的大致水平的方向为X轴方向，Δx为装调相机光轴和望远镜光轴的相对偏移在X轴上的投影分量；Δy为装调相机光轴和望远镜光轴的相对偏移在Y轴上的投影分量，Δφ为装调相机光轴相对于望远镜光轴以X轴为中心旋转的旋转角，Δγ为装调相机光轴相对于望远镜光轴以Y轴为中心旋转的旋转角。Δx，Δy，Δφ，Δγ为表示装调相机和望远镜之间相对位置关系的参数；M即为映射关系模型。

步骤S14：根据相对位置关系对装调相机的位置进行调整。

需要说明的是，Δx，Δy，Δφ，Δγ为表示装调相机和望远镜之间相对位置关系的参数，当装调相机和望远镜之间的相对位置关系满足对准要求时，Δx，Δy，Δφ，Δγ应当为一组标准数据，当获得的Δx，Δy，Δφ，Δγ和标准数据存在差距时，即可通过Δx，Δy，Δφ，Δγ和标准数据的偏差对装调相机进行调整，直到Δx，Δy，Δφ，Δγ符合标准数据。

步骤S15：获得调整后的装调相机和望远镜之间的相对位置关系。

具体地，可以重新依据相机标定原理，获得调整后的装调相机和望远镜作为整体部件的第二内外参数，具体过程可以是重复上述步骤S11至S14实现，对此不再赘述。

之所以需要重新确定调整后的装调相机和望远镜之间的相对位置关系，是因为在实际控制装调相机时，难免存在控制误差，为了保证装调相机和望远镜之间的对准精度，可以在调整完装调相机相对于望远镜的位置之后，重新确定装调相机和望远镜之间的相对位置关系，以验证二者想读位置关系是否满足对准要求。

步骤S16：判断望远镜和装调相机之间的相对位置关系是否满足对准装调要求，若是，则进入步骤S17，若否，则进入步骤S14。

本实施例中所指的相对位置关系满足对准装调要求，也即是说装调相机和望远镜之间的Δx，Δy，Δφ，Δγ四个参数和标准参数相同。

步骤S17：将改正镜组替换装调相机和模拟质量物件。

当装调相机和望远镜之间满足对准装调要求后，装调相机所在的安装位置也就是改正镜组所在的安装位置，为此只需要将装调相机替换下来即可。

本申请中利用装调相机可拍摄图像的性能，采用装调相机代替改正镜组和望远镜之间进行对准装调，并且在实际调节过程中，对装调相机和望远镜之间的相对位置关系反复校验调整，直到二者满足对准要求，从而保证装调相机和望远镜之间的对准精度。在实现装调相机和望远镜对准的基础上，将改正镜组替换该装调相机，因为装调相机所在的位置为满足对准要求的位置，因此更换改正镜组后，改正镜组和望远镜之间也满足对准要求。本申请所提供的对反射式望远镜进行装调的方式，能够在很大程度上提高望远镜的对准装调精度，进而提高望远镜在实际使用过程中的使用性能，有利于大口径大视场望远镜的发展和应用。

考虑到对于装调相机而言，其视场的大小要小于改正镜组的视场大小，若是装调相机和望远镜之间视场偏差太大，可能存在装调相机无法拍摄到望远镜反射的标定板图案等问题。为此，在进行标定板图案拍摄之前，可以现在装调相机和望远镜上分别设置靶标，因为靶标的位置是认为设定的，那么，位于装调相机上的靶标和装调相机的光轴之间的相对位置关系可以大致确定，同理望远镜上的靶标和望远镜光轴之间的相对位置关系也是可以大致确定。因此，在本申请的另一可选地实施例中，在上述步骤S11之前还可以进一步地包括：

采用双目相机拍摄靶标图像，并根据靶标图像分别确定装调相机和望远镜的空间位置；

基于空间位置对装调相机和望远镜之间的相对位置关系进行粗调。

采用双目相机拍摄靶标图像，基于靶标图像中各个靶标的空间位置，可以大致确定出装调相机和望远镜在空间中的位置，并由此确定出对装调相机和望远镜之间的位置关系进行粗调，使得装调相机和望远镜之间大致保持对准。为后续基于装调相机拍摄的标定板图像进行装调做准备。

如前所述，在进行装调相机和望远镜进行对准装调之前，需要预先创建映射关系模型，在本申请的一种具体实施例中，创建该映射关系模型的过程具体可以包括：

采集获得望远镜和装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组第二内外参数样本对应的望远镜和装调相机之间相对位置关系样本；

根据第一内外参数、多组第二内外参数样本以及多组相对位置关系样本，进行神经网络训练，获得映射关系模型。

具体地，由上述实施例可知，望远镜和装调相机之间的每一种姿态关系，就对应一组望远镜和装调相机整体的第二内外参数，也即是在相同的装调相机和望远镜中，该第二内外参数是随着望远镜和装调相机之间的姿态变化而变化的。

因此，可以基于装调相机的第一内外参数、多组第二内外参数样本以及对应的多组相对位置关系样本，进行神经网络的学习，并由此获得能够反应第一内外参数、第二内外参数与相对位置关系之间对应的映射关系模型。

进一步地，对于采集获得第二内外参数样本和相对位置关系样本的具体方式，可以存在多种方式。

第一种是基于仿真的方式获得，具体可以包括：

测量望远镜的尺寸参数；

根据所述尺寸参数，利用仿真技术，模拟装调相机和望远镜之间的光路，获得装调相机和望远镜之间多种不同相对位置关系样本对应的第二内外参数样本。

需要说明的是对于望远镜而言，尽管是按照预先设计的尺寸生产的，但是在实际生产制造过程成，可能会存在因工艺精度、拼装精度达不到理想状态而存在误差，因此，在进行实际仿真时，需要针对实际需要装调的望远镜进行测量，保证其仿真的准确性。

具体地，可以采用zemax和Matlab联合仿真技术，仿真装调相机和望远镜之间的光路，并调整多组装调相机和望远镜之间的相对位置关系的参数作为相对位置关系样本，基于装调相机和望远镜之间的光路原理，仿真获得每组相对位置关系样本对应的第二内外参数样本。

本实施例中提供的第二种获得第二内外参数样本和相对内外关系样本的方法具体如下：

在实验室环境中，设置装调相机、望远镜以及标定板之间的相对位置；

预先将标定板和望远镜分别设置在装调相机两侧；

控制装调相机拍摄的通过望远镜反射标定板上图案获得对应图像，并基于相机标定原理解算获得一组装调相机和望远镜整体的第二内外参数样本；

通过实验室测量装置，测量装调相机和望远镜之间的相对位置关系样本；

改变装调相机和望远镜之间的相对位置关系，重复执行控制装调相机拍摄的通过望远镜反射标定板上图案获得对应图像的步骤，获得多组第二内外参数样本和对应的相对位置关系样本。

需要说明的是，对于反射式望远镜的装调一般是在使用地点进行组装时进行的，因此在装调环境中往往不存在精密的测量仪器。也就难以对装调相机和望远镜之间的姿态关系进行精准的测量。

而在望远镜未运送至使用地点之前，在实验室中，一般存在各种精密测量的仪器的，例如，激光器等。基于该激光器，可以实现装调相机和望远镜之间的姿态关系的精准测量，也即是说可以通过直接测量的方式获得相对位置关系样本。

与此同时，同样可以在装调相机背离望远镜的一侧设置标定板，利用相机标定的方式获得装调相机和望远镜每一组相对位置关系样本对应的第二内外参数样本。

如前所述，本实施例中考虑到反射式望远镜在实际生产制作中，存在误差，因此，本申请中获得的样本数据以及映射关系模型针对按照同一规格类型生产的反射式望远镜的装调而言并不具有通用性，而需要针对单个的望远镜创建对应的映射关系模型。

基于上述任意实施例，在本申请的另一可选地的实施例中，如图3所示，图3为本申请另一实施例提供的反射式望远镜的装调方法的流程示意图，该装调方法可以包括：

步骤S21：控制装调相机拍摄的望远镜反射标定板上图案获得标定图像。

步骤S22：基于相机标定原理，结合标定图像，获得装调相机和望远镜作为整体部件的第二内外参数。

步骤S23：根据第一内外参数和第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定望远镜和装调相机之间的相对位置关系。

步骤S24：根据相对位置关系对装调相机的位置进行调整。

步骤S25：基于相机标定原理，和预先创建的映射关系模型，重新确定调整装调相机后的相对位置关系。

步骤S26：判断相对位置关系是否满足对转装调要求，若是，则进入步骤S27，若否，则进入步骤S24。

步骤S27：判断预先设定的标定板的各个偏转角均已完成对准装调，若否，则进入步骤S28，若是，则进入步骤S29。

步骤S28：改变标定板相对于装调相机的光轴的偏转角，进入步骤S21。

步骤S29：将改正镜组替换装调相机和模拟质量物件。

如前所述，对于装调相机而言，其视场角小于改正镜组的视场角，而且望远镜的视场口径相对于装调相机的视场口径而言也相对较小。在实际装调过程中，可能出现标定板和望远镜的光轴呈某一角度时，装调相机和望远镜之间的对准效果较好，而标定板和望远镜的光轴之间的角度改变时，则对准效果变差。而标定板和光轴之间夹角的大小，决定标定板上的图案经过望远镜反射至装调相机时，反射的图案从望远镜上入射装调相机的入射视场角的大小，当标定板和望远镜的光轴之间的角度改变，装调相机和望远镜之间的对准效果变差，说明望远镜上不同视场角反射至装调相机的图像的对准度并不均匀，若直接以该对准结果投入使用，明显会降低望远镜的装调精度。为了进一步提高装调相机和望远镜之间的对准效果，本实施例中，将标定板和望远镜的光轴之间的处于不同的夹角状态下，进行逐一对准装调，进而保证望远镜上各个视场角大小入射至装调相机中，均能获得较为清晰的图像，进而提高了装调相机和望远镜的对准效果。

下面对本发明实施例提供的反射式望远镜的装调装置进行介绍，下文描述的反射式望远镜的装调装置与上文描述的反射式望远镜的装调方法可相互对应参照。

图4为本发明实施例提供的反射式望远镜的装调装置的结构框图，具体地，反射式望远镜的装调装置应用的反射式望远镜中，在进行状态之前，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，所述装调相机背离所述望远镜的一侧设置标定板，所述装调相机上设置有模拟质量物件，使得所述装调相机和所述模拟质量物件的总质量与所述改正镜组的质量相等。该参照图4中反射式望远镜的装调装置可以包括：

参数运算模块100，用于控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合所述标定图像，获得所述装调相机和所述望远镜作为整体部件的第二内外参数；

位置运算模块200，用于根据所述装调相机的第一内外参数和所述第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系；其中，所述映射关系模型为所述第一内外参数，和所述第二内外参数，与所述相对位置关系之间的对应关系模型；

装调模块300，用于根据所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行调整，若所述调整后的所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行再次调整，直到所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系满足对准要求；

更换模块400，用于将所述改正镜组替换所述装调相机和所述模拟质量物件。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以包括：

粗调模块，用于预先在所述装调相机和所述望远镜上设置靶标；采用双目相机拍摄靶标图像，并根据所述靶标图像分别确定所述装调相机和所述望远镜的空间位置；基于所述空间位置对所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系进行粗调。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

模型创建模块，具体用于采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本；根据所述第一内外参数、多组所述第二内外参数样本以及多组所述相对位置关系样本，进行神经网络训练，获得所述映射关系模型。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，所述模型创建模块具体包括样本采集单元，用于测量所述望远镜的尺寸参数；根据所述尺寸参数，利用仿真技术，模拟所述装调相机和所述望远镜之间的光路，获得所述装调相机和所述望远镜之间多种不同相对位置关系样本对应的第二内外参数样本。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，所述模型创建模块具体包括样本采集单元，用于预先将所述标定板和所述望远镜分别设置在所述装调相机两侧；控制所述装调相机拍摄的通过所述望远镜反射所述标定板上图案获得对应图像，并基于相机标定原理解算获得一组所述装调相机和所述望远镜整体的所述第二内外参数样本；通过实验室测量装置，测量所述装调相机和所述望远镜之间的所述相对位置关系样本；改变所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系，重复执行所述控制所述装调相机拍摄的通过所述望远镜反射所述标定板上图案获得对应图像的步骤，获得多组所述第二内外参数样本和对应的所述相对位置关系样本。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，所述装调模块具体用于，若基于当前所述标定板、所述装调相机以及所述望远镜之间的相对位置状态下，所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系满足对准要求，则改变所述标定板相对于所述望远镜的光轴的偏转角，重复执行所述控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像的操作步骤，直到在所述标定板多个不同偏转角的状态下，所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系均满足对准要求。

本实施例的反射式望远镜的装调装置用于实现前述的反射式望远镜的装调方法，因此反射式望远镜的装调装置中的具体实施方式可见前文中的反射式望远镜的装调方法的实施例部分，例如，参数运算模块100，位置运算模块200，装调模块300，更换模块400，分别用于实现上述反射式望远镜的装调方法中步骤S11至S17，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本申请还提供了一种反射式望远镜的装调设备，该装调设备具体可以包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上任一项反射式望远镜的装调方法的步骤。

具体地，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，所述装调相机背离所述望远镜的一侧设置标定板，所述装调相机上设置有模拟质量物件，使得所述装调相机和所述模拟质量物件的总质量与所述改正镜组的质量相等；该反射式望远镜的装调方法具体可以包括：

控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合所述标定图像，获得所述装调相机和所述望远镜作为整体部件的第二内外参数；

根据所述装调相机的第一内外参数和所述第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系；其中，所述映射关系模型为所述第一内外参数，和所述第二内外参数，与所述相对位置关系之间的对应关系模型；

根据所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行调整，若所述调整后的所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行再次调整，直到所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系满足对准要求；

将所述改正镜组替换所述装调相机和所述模拟质量物件。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述反射式望远镜的装调方法的步骤。

具体地，该计算机可读存储介质可以包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种反射式望远镜的装调方法，其特征在于，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，所述装调相机背离所述望远镜的一侧设置标定板，所述装调相机上设置有模拟质量物件，且所述装调相机和所述模拟质量物件的总质量与所述改正镜组的质量相等；包括：

控制所述装调相机拍摄所述望远镜反射所述标定板上的图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合所述标定图像，获得所述装调相机和所述望远镜作为整体部件的第二内外参数；

根据所述装调相机的第一内外参数和所述第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系；其中，所述映射关系模型为所述第一内外参数，和所述第二内外参数，与所述相对位置关系之间的对应关系模型；

根据所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行调整，若调整后的所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行再次调整，直到所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系满足对准要求；

将所述改正镜组替换所述装调相机和所述模拟质量物件。

2.如权利要求1所述的反射式望远镜的装调方法，其特征在于，所述装调相机上设置有靶标，在控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像之前，还包括：

预先在所述装调相机和所述望远镜上设置靶标；

采用双目相机拍摄靶标图像，并根据所述靶标图像分别确定所述装调相机和所述望远镜的空间位置；

基于所述空间位置对所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系进行粗调。

3.如权利要求1所述的反射式望远镜的装调方法，其特征在于，创建映射关系模型的过程包括：

采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本；

根据所述第一内外参数、多组所述第二内外参数样本以及多组所述相对位置关系样本，进行神经网络训练，获得所述映射关系模型。

4.如权利要求3所述的反射式望远镜的装调方法，其特征在于，所述采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本包括：

测量所述望远镜的尺寸参数；

根据所述尺寸参数，利用仿真技术，模拟所述装调相机和所述望远镜之间的光路，获得所述装调相机和所述望远镜之间多种不同相对位置关系样本对应的第二内外参数样本。

5.如权利要求3所述的反射式望远镜的装调方法，其特征在于，所述采集获得所述望远镜和所述装调相机作为整体部件的多组第二内外参数样本，以及每组所述第二内外参数样本对应的所述望远镜和所述装调相机之间相对位置关系样本包括：

预先将所述标定板和所述望远镜分别设置在所述装调相机两侧；

控制所述装调相机拍摄的通过所述望远镜反射所述标定板上图案获得对应图像，并基于相机标定原理解算获得一组所述装调相机和所述望远镜整体的所述第二内外参数样本；

通过实验室测量装置，测量所述装调相机和所述望远镜之间的所述相对位置关系样本；

改变所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系，重复执行所述控制所述装调相机拍摄的通过所述望远镜反射所述标定板上图案获得对应图像的步骤，获得多组所述第二内外参数样本和对应的所述相对位置关系样本。

6.如权利要求1至5任一项所述的反射式望远镜的装调方法，其特征在于，所述根据相对位置关系对装调相机的位置进行调整包括：

若基于当前所述标定板、所述装调相机以及所述望远镜之间的相对位置状态下，所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系满足对准要求，则改变所述标定板相对于所述望远镜的光轴的偏转角，重复执行所述控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像的操作步骤，直到在所述标定板多个不同偏转角的状态下，所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系均满足对准要求。

7.一种反射式望远镜的装调装置，其特征在于，望远镜的改正镜组采用装调相机替换，所述装调相机背离所述望远镜的一侧设置标定板，所述装调相机上设置有模拟质量物件，使得所述装调相机和所述模拟质量物件的总质量与所述改正镜组的质量相等；包括：

参数运算模块，用于控制所述装调相机拍摄的所述望远镜反射所述标定板上图案获得标定图像，并基于相机标定原理，结合所述标定图像，获得所述装调相机和所述望远镜作为整体部件的第二内外参数；

位置运算模块，用于根据所述装调相机的第一内外参数和所述第二内外参数以及预先创建的映射关系模型，确定所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系；其中，所述映射关系模型为所述第一内外参数，和所述第二内外参数，与所述相对位置关系之间的对应关系模型；

装调模块，用于根据所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行调整，若所述调整后的所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系不满足对准要求，则根据调整后的所述相对位置关系对所述装调相机的位置进行再次调整，直到所述望远镜和所述装调相机之间的相对位置关系满足对准要求；

更换模块，用于将所述改正镜组替换所述装调相机和所述模拟质量物件。

8.如权利要求7所述的反射式望远镜的装调装置，其特征在于，还包括粗调模块，用于预先在所述装调相机和所述望远镜上设置靶标；采用双目相机拍摄靶标图像，并根据所述靶标图像分别确定所述装调相机和所述望远镜的空间位置；基于所述空间位置对所述装调相机和所述望远镜之间的相对位置关系进行粗调。

9.一种反射式望远镜的装调设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述反射式望远镜的装调方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述反射式望远镜的装调方法的步骤。

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