CN113923428A - 一种平显投影装置投影精度快速校准终端及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平显投影装置精度快速校准终端，该终端包括标准图形生成单元、图像采集单元、数据处理单元、视频及数据传输单元、终端转接装置、组合镜定位装置。本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端采用图像采集及图像处理技术完成投影画面的自动采集及计算，提采集高效率、精度及计算准确度，避免了引入人为误差；采用标准组合镜位置参数自动控制组合镜位置，避免引入安装误差。

Description

一种平显投影装置投影精度快速校准终端及校准方法

技术领域

本发明属于机载航电设备校准领域，具体涉及一种平显投影装置投影精度快速校准终端及校准方法。

背景技术

平显投影装置投影精度校准指通过电子调节的方式，使得平显投影装置投射的字符画面位置达到理想位置的容差范围内。目前，传统的平显投影装置投影精度校准方式精度较低，由于测量精度偏差较大而无法满足产品性能要求，部分安全关键符号显示精度偏差较大可能影响飞行安全性。另外传统的校准方式校准过程繁琐耗时且对人员、设备、环境要求较多。

因此，需要提供一种校准精度高、校准过程无需人工测量计算、对校准环境无要求的投影装置投影精度快速校准终端及校准方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术校准平显投影装置精度的问题。

本发明的目的在于，提供了一种平显投影装置投影精度快速校准终端，所述校准终端包括：

标准图像生成单元，用于生成标准图像；

图像采集单元，用于采集图像；

数据处理单元，用于计算组合镜位置控制参数及终端位置控制参数，根据图像采集单元采集到的显示图像及标准图像的差异计算校准参数，将其传输给视屏及数据传输单元；

视频及数据传输单元，用于接收数据处理单元所计算得到的校准参数、视频画面及握手信号，并与平显投影装置进行通信；

终端转接装置，用于根据控制参数调整图像采集单元的位置；以及

组合镜定位装置，用于安装组合镜，并根据控制参数调整组合镜的空间位置。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述图像采集单元为具有拍摄超过平显景深能力并且视场大于40°×40°的采集单元。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述标准图像用于辅助平显显示视轴校准和平显显示画面滚转校准。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述标准图像中用于视轴校准的图像包括一个半径等于被测平显视精度要求上限的空心圆形图案；用于画面滚转校准的图案包括分散在圆形四周的四根线段组成，所述四根线段相对于竖直方向偏转角等于被测平显显示画面滚转角度精度上限值。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述数据处理单元还包括校靶处理软件，所述校靶处理软件用于生成十字模板图形；所述十字模板图形为十字线；所述十字线的长宽等于待处理画面的最大分辨率尺寸，且十字线的中心点值为标准值。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述校靶处理软件的工作流程如下：

识别图像采集单元发送的采集到的标准图像中的圆形图案；

计算得到圆形图案内部全部像素点的坐标值，记为(Xm，Ym)～(Xn，Yn)，将圆形图案中心点的坐标值记为(X0，Y0)；

计算视轴校准参数中横向偏移量和纵向偏移量，横向偏移量H0＝X0-A0，纵向偏移量V0＝Y0-B0；

通过标准图像进行滚转校准。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述滚转校准的步骤如下：

将十字模板图案中心点依次放置在之前采集到的(Xm，Ym)～(Xn，Yn)坐标位置，并进行图像识别；

当十字模板图案中的竖线与采集到的滚转校准图案中四根线段相交数量小于2根线段时，则认为显示画面的滚转正常；

当相交数量等于2根线段时，认为显示画面的滚转需要校准；

如果是与左下右上线段相交则需要顺时针调节，如果是与右下左上线段相交则需要逆时针调节。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述调节的滚转值通过校靶处理软件测量，按需要调整的转动方向旋转采集到的校准画面，直至交点数量由2根变为0根，则该旋转角度D为滚转值。

本发明的另一目的在于，提供一种基于前述任一项所述的平显投影装置投影精度快速校准终端的校准方法，所述方法包括如下步骤：

S1：通过终端转接装置将平显投影装置精度快速校准终端安装在平显投影装置上并根据控制参数将终端上的图像采集单元调整到设计眼位；

S2：通过视频及数据传输单元向平显投影装置传输标准图像，使得平显投影装置投射出标准图像；

S3：使用组合镜定位装置，安装适用于该平显投影装置的组合镜，并通过数据处理单元发送的控制参数控制组合镜定位装置进行三维移动和转动，将组合镜定位在理想位置，使组合镜显示平显投影装置投射的标准图像；

S4：利用图像采集单元采集组合镜上显示的画面，并将采集到的画面转换格式后发送给数据处理单元；

S5：数据处理单元计算当前采集到的显示图像与理想位置图像的偏差值，并将偏差值作为校准参数发送给视频及数据传输单元；

S6：视频及数据传输单元将校准参数发送给平显投影装置，平显投影装置根据该校准参数调整投射画面的位置；

S7：图像采集单元再次采集组合镜上的显示画面，并将采集到的画面转换格式后发送给数据处理单元，数据处理单元计算当前显示画面位置与理想位置图像的偏差值，若仍存在偏差则根据偏差调整校准参数后通过视频及数据传输单元将校准参数发送给平显投影装置；若偏差为容差范围内，则完成了校准过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端采用图像采集及图像处理技术完成投影画面的自动采集及计算，提高采集效率、精度及计算准确度，避免了引入人为误差；采用标准组合镜位置参数自动控制组合镜位置，避免引入安装误差。

本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准方法采用环路反馈的方法，完成投影装置投影画面的自动校准，能够实现高精度校准、自动化校准、低成本校准、高效率校准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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：本发明实施例所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端的结构示意图；

图2：本发明实施例所提供的平显投影装置投影精度快速校准方法的流程图；

图3：本发明实施例所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端中的标准图像；

图4：本发明实施例所提供的平显投影装置投影精度快速校准终端中的十字模板图案。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的校准终端及校准方法作具体阐述。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1-4所示，提供了一种平显投影装置投影精度快速校准终端，所述校准终端包括：

标准图像生成单元2，用于生成标准图像4；

图像采集单元3，用于采集图像5；

数据处理单元9，用于计算组合镜位置控制参数10及终端位置控制参数，根据图像采集单元采集到的显示图像及标准图像的差异计算校准参数8，将其传输给视屏及数据传输单元；

视频及数据传输单元7，用于接收数据处理单元9所计算得到的校准参数8、视频画面及握手信号，并与平显投影装置进行通信；

终端转接装置1，用于根据控制参数调整图像采集单元的位置；以及

组合镜定位装置6，用于安装组合镜，并根据控制参数10调整组合镜的空间位置。

终端转接装置1可以采用机械转臂实现，机械转臂上具有平显投影装置精度快速校准终端到平显投影装置的转接接口，该机械转臂可以根据控制参数将终端的图像采集单元置于理想的设计眼位。图像采集单元3可以通过FPGA或DSP实现，将采集到的视频转换为RGB信号或其他便于处理器处理的信号。数据处理单元9可通过CPU、DSP或FPGA实现，通过图像处理实现显示图像与标准图像的比对，从而计算出校准参数8。同时该处理单元中的软件具有根据理想的组合镜及投影装置位置三维坐标，计算理想的组合镜位置控制参数及理想的终端位置控制参数的转换算法。标准图像生成单元2可基于ARI NC818通用视频模块或GPU实现，用于生成平显投影装置可以直接接受并显示的视频格式的标准图像4。视频及数据传输单元可由CPU结合通用数据板卡例如ARI NC429板卡实现，同时视频及数据传输单元提供标准图像生成单元发送视频信号的过路功能，用于与平显投影装置进行数据及视频通信。

在部分实施例中，所述图像采集单元3为具有拍摄超过平显景深能力并且视场大于40°×40°的采集单元。

在部分实施例中，所述标准图像4用于辅助平显显示视轴校准和平显显示画面滚转校准。

在部分实施例中，所述标准图像4中用于视轴校准的图像包括一个半径等于被测平显视精度要求上限的空心圆形图案；用于画面滚转校准的图案包括分散在圆形四周的四根线段组成，所述四根线段相对于竖直方向偏转角等于被测平显显示画面滚转角度精度上限值。

在部分实施例中，所述数据处理单元9还包括校靶处理软件，所述校靶处理软件用于生成十字模板图形；所述十字模板图形为十字线；所述十字线的长宽等于待处理画面的最大分辨率尺寸，且十字线的中心点值为标准值。

在部分实施例中，所述校靶处理软件的工作流程如下：

识别图像采集单元3发送的采集到的标准图像中的圆形图案；

计算得到圆形图案内部全部像素点的坐标值，记为(Xm，Ym)～(Xn，Yn)，将圆形图案中心点的坐标值记为(X0，Y0)；

计算视轴校准参数中横向偏移量和纵向偏移量，横向偏移量H0＝X0-A0，纵向偏移量V0＝Y0-B0；

通过标准图像4进行滚转校准。

在部分实施例中，所述滚转校准的步骤如下：

将十字模板图案中心点依次放置在之前采集到的(Xm，Ym)～(Xn，Yn)坐标位置，并进行图像识别；

当十字模板图案中的竖线与采集到的滚转校准图案中四根线段相交数量小于2根线段时，则认为显示画面的滚转正常；

当相交数量等于2根线段时，认为显示画面的滚转需要校准；

如果是与左下右上线段相交则需要顺时针调节，如果是与右下左上线段相交则需要逆时针调节。

在部分实施例中，所述调节的滚转值通过校靶处理软件测量，按需要调整的转动方向旋转采集到的校准画面，直至交点数量由2根变为0根，则该旋转角度D为滚转值。

在部分实施例中，基于上述任一实施例所述的平显投影装置投影精度快速校准终端的校准方法包括如下步骤：

S1：通过终端转接装置将平显投影装置精度快速校准终端安装在平显投影装置上并根据控制参数将终端上的图像采集单元调整到设计眼位；数据处理单元根据设计眼位的理想三维坐标DEP＝(Dx,Dy,Dz)计算机械臂需要移动的偏移量M1，终端转接装置接收M1并将终端图像采集单元移动到理想的设计眼位置；

S2：通过视频及数据传输单元向平显投影装置传输标准图像，使得平显投影装置投射出标准图像；标准图像为标准图像生成单元生成的ARI NC818格式图像；

S3：使用组合镜定位装置，安装适用于该平显投影装置的组合镜(也可以是带有组合镜的组合仪组件)，数据处理单元根据组合仪的理想三维坐标L＝(Lx,Ly,Lz)计算机械臂需要移动的偏移量M2，组合镜定位装置接收M2并将组合镜移动及转动到理想的组合镜位置；

S4：利用图像采集单元采集组合镜上显示的画面，并将采集到的画面转换格式后发送给数据处理单元；

S5：数据处理单元计算当前采集到的显示图像与理想位置图像的俯仰偏差Px、横滚偏差值Rx、方位偏差值Ax，并将偏差值作为校准参数发送给视频及数据传输单元；

S6：视频及数据传输单元通过ARI NC429将校准参数发送给平显投影装置，平显投影装置根据该校准参数调整投射画面的位置；

S7：图像采集单元再次采集组合镜上的显示画面，并将采集到的画面转换格式后发送给数据处理单元，数据处理单元计算当前显示画面位置与理想位置图像的偏差值，若仍存在偏差则根据偏差调整校准参数后通过视频及数据传输单元将校准参数发送给平显投影装置；若偏差为容差范围内，则完成了校准过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述校准终端包括：

标准图像生成单元，用于生成标准图像；

图像采集单元，用于采集图像；

数据处理单元，用于计算组合镜位置控制参数及终端位置控制参数，根据图像采集单元采集到的显示图像及标准图像的差异计算校准参数，将其传输给视屏及数据传输单元；

视频及数据传输单元，用于接收数据处理单元所计算得到的校准参数、视频画面及握手信号，并与平显投影装置进行通信；

终端转接装置，用于根据控制参数调整图像采集单元的位置；以及

组合镜定位装置，用于安装组合镜，并根据控制参数调整组合镜的空间位置。

2.根据权利要求1所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述图像采集单元为具有拍摄超过平显景深能力并且视场大于40°×40°的采集单元。

3.根据权利要求1所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述标准图像用于辅助平显显示视轴校准和平显显示画面滚转校准。

4.根据权利要求3所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述标准图像中用于视轴校准的图像包括一个半径等于被测平显视精度要求上限的空心圆形图案；用于画面滚转校准的图案包括分散在圆形四周的四根线段组成，所述四根线段相对于竖直方向偏转角等于被测平显显示画面滚转角度精度上限值。

5.根据权利要求1所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述数据处理单元还包括校靶处理软件，所述校靶处理软件用于生成十字模板图形；所述十字模板图形为十字线；所述十字线的长宽等于待处理画面的最大分辨率尺寸，且十字线的中心点值为标准值。

6.根据权利要求5所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述校靶处理软件的工作流程如下：

识别图像采集单元发送的采集到的标准图像中的圆形图案；

计算得到圆形图案内部全部像素点的坐标值，记为(Xm，Ym)～(Xn，Yn)，将圆形图案中心点的坐标值记为(X0，Y0)；

计算视轴校准参数中横向偏移量和纵向偏移量，横向偏移量H0＝X0-A0，纵向偏移量V0＝Y0-B0；

通过标准图像进行滚转校准。

7.根据权利要求6所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述滚转校准的步骤如下：

将十字模板图案中心点依次放置在之前采集到的(Xm，Ym)～(Xn，Yn)坐标位置，并进行图像识别；

当十字模板图案中的竖线与采集到的滚转校准图案中四根线段相交数量小于2根线段时，则认为显示画面的滚转正常；

当相交数量等于2根线段时，认为显示画面的滚转需要校准；

如果是与左下右上线段相交则需要顺时针调节，如果是与右下左上线段相交则需要逆时针调节。

8.根据权利要求7所述的平显投影装置投影精度快速校准终端，其特征在于，所述调节的滚转值通过校靶处理软件测量，按需要调整的转动方向旋转采集到的校准画面，直至交点数量由2根变为0根，则该旋转角度D为滚转值。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的平显投影装置投影精度快速校准终端的校准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：通过终端转接装置将平显投影装置精度快速校准终端安装在平显投影装置上并根据控制参数将终端上的图像采集单元调整到设计眼位；

S2：通过视频及数据传输单元向平显投影装置传输标准图像，使得平显投影装置投射出标准图像；

S3：使用组合镜定位装置，安装适用于该平显投影装置的组合镜，并通过数据处理单元发送的控制参数控制组合镜定位装置进行三维移动和转动，将组合镜定位在理想位置，使组合镜显示平显投影装置投射的标准图像；

S4：利用图像采集单元采集组合镜上显示的画面，并将采集到的画面转换格式后发送给数据处理单元；

S5：数据处理单元计算当前采集到的显示图像与理想位置图像的偏差值，并将偏差值作为校准参数发送给视频及数据传输单元；

S6：视频及数据传输单元将校准参数发送给平显投影装置，平显投影装置根据该校准参数调整投射画面的位置；

S7：图像采集单元再次采集组合镜上的显示画面，并将采集到的画面转换格式后发送给数据处理单元，数据处理单元计算当前显示画面位置与理想位置图像的偏差值，若仍存在偏差则根据偏差调整校准参数后通过视频及数据传输单元将校准参数发送给平显投影装置；若偏差为容差范围内，则完成了校准过程。

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