CN114125430B - 一种光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法，包括如下步骤：确定测试基准点；从测试位置对测试基准点进行测试；通过标准设备对测试基准点进行测试；利用两次测试得出结果，计算光电转塔上摄像机的偏离度；根据光电转塔上摄像机的偏离度，反向调节光电转塔上调节装置，校正摄像机的朝向。这样的校准方法操作较为简便，且无需精密设备和载机的成本投入，可实现性更强。
Description
技术领域
本申请一般涉及航空光电侦察技术领域，尤其涉及一种光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法。
背景技术
光电转塔作为重要的航空光电侦察设备，在侦查测量领域有着较为广泛的应用。该设备由惯组、摄像机组成，惯组与摄像机之间通过调节装置连接。在实际侦查测量过程中，惯组可用于输出该点位置坐标；光电转塔内部的处理器可通过摄像机测量测试基准点的位置坐标。当更换摄像机或由于其他原因需要移动惯组位置时，摄像机与惯组之间的相对位置及摄像机相对朝向可能发生变化，导致此后在侦查测量中出现较大误差。因此需要通过一定的手段使得摄像机与惯组之间的相对位置及摄像机的相对朝向得以校正。现有技术中多采用需要变换相对高度、变换测试基准点才能实现的飞行校准法和需要精密设备才能实现的实验设备校准法，上述方法过程繁琐且成本较高。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种操作简便且成本较低的光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法。
具体技术方案如下：
本申请提供一种光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法，包括如下步骤：
步骤1，确定测试基准点；
步骤2，从测试位置对测试基准点进行测试；
步骤3，通过标准设备对测试基准点进行测试；
步骤4，利用两次测试得出结果，计算光电转塔上摄像机的偏离度；
步骤5，根据光电转塔上摄像机的偏离度，反向调节光电转塔上调节装置，校正摄像机的朝向。
进一步，从测试位置对测试基准点进行首次测试得到的值包括：通过内部处理器得到光电转塔测得的测试基准点的经纬度坐标通过惯组得到光电转塔位置的经纬度坐标/>其中i＝1。
进一步，从测试位置对测试基准点进行首次测试得到值的处理过程包括：按公式(1)将经纬度坐标转换为大地直角坐标，得到光电转塔测得的测试基准点的大地直角坐标(xi,yi,zi)，和光电转塔测得的测试位置的大地直角坐标(xi0,yi0,zi0)，其中i＝1
公式(1)中a为赤道半径，b为极半径。
进一步，从测试位置对测试基准点进行首次测试值的处理过程还包括：按公式(2)将得到光电转塔测得的测试基准点的大地直角坐标(x1,y1,z1)，和光电转塔测得的测试位置的大地直角坐标(x10,y10,z10)转换为光电转塔测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量d＝(uxi，uyi，uzi)，其中i＝1
进一步，通过标准设备对测试基准点进行测试得到测试基准点经纬度坐标由公式(1)转换为测试基准点的大地直角坐标(x0,y0,z0)，由公式(3)将标准设备测试得到的大地直角坐标(x0,y0,z0)和光电转塔测试得到的大地直角坐标(xi0,yi0,zi0)转换为标准设备测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量c＝(ux0i，uy0i，uz0i)，其中i＝1
进一步，步骤4中具体通过公式(4)得出光电转塔上摄像机的偏离度，其中偏离度包括：俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi，其中i＝1
进一步，改变测试位置，重复步骤2至步骤4i-1次，得到第i次俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi，其中i＝1……N，对得到的i次俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi分别计算平均值，得到俯仰零位偏离度θΔp和方位零位偏离度θΔaz。
本申请有益效果在于：
在步骤1中确定测试基准点位置后，步骤2-步骤4中的测试过程中，无需改变测试位置并通过公式1-公式4进行相应计算，即可得到摄像机的两个偏离度；后续只需在地面上不同位置处重复步骤2-步骤4的测量过程，并对多次测量得到的摄像机两个偏离度取平均值，即可得到较为准确的摄像机的两个偏离度值，再按照步骤5，根据该值反向调整摄像机朝向，即可实现对摄像机朝向的校准。这样的校准方法操作较为简便，且无需精密设备和载机的成本投入，可实现性更强。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请光电转塔整体结构示意图；
图中标号：1，惯组；2，摄像机；3，调节装置；c，标准设备测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量；d，光电转塔测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量；A，测试基准点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，为本实施例提供的一种光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法，包括如下步骤：
步骤1，确定测试基准点；
步骤2，从测试位置对测试基准点进行测试；
步骤3，通过标准设备对测试基准点进行测试；
步骤4，利用两次测试得出结果，计算光电转塔上摄像机的偏离度；
步骤5，根据光电转塔上摄像机的偏离度，反向调节光电转塔上摄像机的朝向。
在步骤1中确定测试基准点位置后，步骤2-步骤4中的测试过程中，无需改变测试位置并通过公式1-公式4进行相应计算，即可得到摄像机2的两个偏离度；后续只需在地面上不同位置处重复步骤2-步骤4的测量过程，并对多次测量得到的摄像机2两个偏离度取平均值，即可得到较为准确的摄像机2的两个偏离度值，再按照步骤5，根据该值反向调整调节装置3，即可实现对摄像机2朝向的校准。这样的校准方法操作较为简便，且无需精密设备和载机的成本投入，可实现性更强。
其中在获得光电转塔位置信息和测试的优选实施方式中，从测试位置对测试基准点进行首次测试得到的值包括：通过内部处理器得到光电转塔测得的测试基准点的经纬度坐标通过惯组1得到光电转塔位置的经纬度坐标/>其中i＝1。
光电转塔通过测试可得到两个经纬度坐标，分别是自身位置的经纬度坐标和测试基准点位置的经纬度坐标。通过上述经纬度坐标，可转化为直角坐标，进而可计算得出摄像头2与测试基准点的正确朝向和实际朝向，最终可得两者之间的偏离度。
其中在处理光电转塔测得的自身位置坐标和测试基准点位置坐标过程的优选实施方式中，从测试位置对测试基准点进行首次测试得到值的处理过程包括：按公式(1)将经纬度坐标转换为大地直角坐标，得到光电转塔测得的测试基准点的大地直角坐标(xi,yi,zi)，和光电转塔测得的测试位置的大地直角坐标(xi0,yi0,zi0)，其中i＝1
公式(1)中a为赤道半径，b为极半径。
通过公式(1)可将光电转塔自身位置的经纬度坐标和测试基准点位置的经纬度坐标分别转化为直角坐标，进而可转化得出摄像头2与测试基准点的正确朝向和实际朝向的单位向量，最终可得出两者之间的偏离度。
其中在处理光电转塔测得的自身位置坐标和通过所述光电转塔测得的测试基准点位置坐标过程的优选实施方式中，从测试位置对测试基准点进行首次测试值的处理过程还包括：按公式(2)将得到光电转塔测得的测试基准点的大地直角坐标(x1,y1,z1)，和光电转塔测得的测试位置的大地直角坐标(x10,y10,z10)转换为光电转塔测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量d＝(uxi，uyi，uzi)，其中i＝1
利用公式(2)可将光电转塔自身位置的直角坐标和通过所述光电转塔测得的测试基准点位置的直角坐标转化为摄像头2与测试基准点的实际朝向的单位向量。
其中在处理光电转塔测得的自身位置坐标和通过标准设备测得的测试基准点位置坐标过程的优选实施方式中，通过标准设备对测试基准点进行测试得到测试基准点经纬度坐标由公式(1)转换为测试基准点的大地直角坐标(x0,y0,z0)，由公式(3)将标准设备测试得到的大地直角坐标(x0,y0,z0)和光电转塔测试得到的大地直角坐标(xi0,yi0,zi0)转换为标准设备测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量c＝(ux0i，uy0i，uz0i)，其中i＝1
利用公式(3)可将光电转塔自身位置的直角坐标和通过标准设备测得的测试基准点位置的直角坐标转化为摄像头2与测试基准点的正确朝向的单位向量。
其中在计算所述摄像机2的偏离度的优选实施方式中，步骤4中具体通过公式(4)得出光电转塔上摄像机2的偏离度，其中偏离度包括：俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi，其中i＝1
利用公式(4)可将摄像头2与测试基准点的正确朝向的单位向量和摄像头2与测试基准点的实际朝向的单位向量转化为单次测量的俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi。
其中在处理多次测量得到的俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi数值的优选实施方式中，改变测试位置，重复步骤2至步骤4i-1次，得到第i次俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi，其中i＝1……N，对得到的i次俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi分别计算平均值，得到俯仰零位偏离度θΔp和方位零位偏离度θΔaz。
由于单次测量得到的俯仰零位偏离度θΔpi和方位零位偏离度θΔazi有可能存在测量误差及计算误差，多次测量取平均值的方法可有效降低误差带来的影响，使得测得的偏离度数值更加精确。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (3)
1.一种光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，确定测试基准点；
步骤2，从测试位置对测试基准点进行测试；
从测试位置对测试基准点进行首次测试得到的值包括：通过内部处理器得到光电转塔测得的测试基准点的经纬度坐标通过惯组(1)得到光电转塔位置的经纬度坐标其中i＝1；
从测试位置对测试基准点进行首次测试得到值的处理过程包括：按公式(1)将经纬度坐标转换为大地直角坐标，得到光电转塔测得的测试基准点的大地直角坐标(xi,yi,zi)，和光电转塔测得的测试位置的大地直角坐标(xi0,yi0,zi0)，其中i＝1
公式(1)中a为赤道半径，b为极半径；
从测试位置对测试基准点进行首次测试值的处理过程还包括：按公式(2)将得到光电转塔测得的测试基准点的大地直角坐标(x1,y1,z1)，和光电转塔测得的测试位置的大地直角坐标(x10,y10,z10)转换为光电转塔测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量d＝(uxi，uyi，uzi)，其中i＝1
步骤3，通过标准设备对测试基准点进行测试；
通过标准设备对测试基准点进行测试得到测试基准点经纬度坐标由公式(1)转换为测试基准点的大地直角坐标(x0,y0,z0)，由公式(3)将标准设备测试得到的大地直角坐标(x0,y0,z0)和光电转塔测试得到的大地直角坐标(xi0,yi0,zi0)转换为标准设备测得的光电转塔指向测试基准点的单位向量c＝(ux0i，uy0i，uz0i)，其中i＝1
步骤4，利用两次测试得出结果，计算光电转塔上摄像机(2)的偏离度；
步骤5，根据光电转塔上摄像机的偏离度，反向调节光电转塔上调节装置(3)，校正摄像机(2)的朝向。
2.根据权利要求1所述的光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法，其特征在于，步骤4中具体通过公式(4)得出光电转塔上摄像机(2)的偏离度，其中偏离度包括：俯仰零位偏离度θ△pi和方位零位偏离度θ△azi，其中i＝1
3.根据权利要求2所述的光电转塔上摄像机视轴偏离度的校准方法，其特征在于，改变测试位置，重复步骤2至步骤4i-1次，得到第i次俯仰零位偏离度θ△pi和方位零位偏离度θ△azi，其中i＝1……N，对得到的i次俯仰零位偏离度θ△pi和方位零位偏离度θ△azi分别计算平均值，得到俯仰零位偏离度θ△p和方位零位偏离度θ△az。
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