CN117741958A - 一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法，包括如下步骤：步骤S1：利用电脑拟合出数学模型；根据数学模型通过电脑显示出可见光、红外十字分划线，继而得出的可见光光轴中心相对于红外分划中心的高低偏移量Δy、水平的偏移量Δx，根据校正仪器的焦距f，计算出可见光光轴相对倾斜角的正切值；步骤S2：根据可见光组件安装面跨度尺寸L1，计算出调校高低光轴平行性垫片厚度尺寸；步骤S3：在电脑上的分划显示和测算操作界面，点击偏差量菜单，测得的可见光光路的相对倾斜角α2，可见光组件安装面跨度L2，计算出调整可见光光轴相对倾斜的垫片厚度d2，安装垫片后可调整光路的倾斜。

Description

一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法

技术领域

本发明涉及光电装备检校领域，尤其是指一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法。

背景技术

随着光电装备的发展，多光谱成像已广泛应用于手持观察类、枪瞄类、车载类、舰载类、无人平台等军用领域，多光谱光轴包括可见光光轴、红外光轴、激光测距机光轴等，为了保证光电装备的精度和融合等性能，需要将光电装备的多光轴分划调节到重合一致，该调节光轴的调校过程也称为光轴平行性的校正。

目前多光谱光电仪器的光轴平行性常规方法为：螺钉三顶三拉、试错的校正方法。

螺钉三顶三拉的校正方法是在指在光路镜体的机构中有3个顶紧的螺钉和反方向3个拉紧的螺钉调试机构，通过相互调节来调整光路的光轴角度。

试错的方法是在调整某个光轴时，对该光路镜体的安装面用不同厚度的垫片调试，然后，通过校正仪器观察校正结果，不断地修正更换垫片调试，直到光轴达到平行。

而以下对目前两种光轴平行性校正方法的缺点进行分析：

1)螺钉三顶三拉校正方式

这种调校机构光轴的稳定性差，仪器在经受了环境应力冲击后，机构的光路会产生偏移，使得光轴平行性精度降低，带来的图像融合质量下降，瞄准和测距精度下降等。

2)试错的校正方式

试错的调整方式一般要进行多次更换垫片、不断摸索，才能确定调整量，实现光轴高低位置的调整，以及分划倾斜的调整，调整操作过程复杂、耗时长、耗费材料多，调校过程时间长。

3)两种方式存在共同的调试精度差的问题

上述两种方法的研判标准都依靠人眼的主观判断，在实际调试与测量过程中会存在人为判断误差。一般调试过程中都是以光斑的几何中心为激光光轴中心进行多光轴的平行性调试，然而，而激光光斑往往不是规则的形状，能量也是不均匀的，所以，上述人为判断激光光轴中心的方法会产生偏差，判断的中心位置不是激光光轴的中心，偏差会导致远距离目标的测试精度产生较大的误差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法，所述智能校正方法基于设有可见光光路、红外光路、激光测距光路的光电装备采集到的分划及光斑视频图像进行搭建设计，包括如下步骤：

步骤S1：利用电脑根据边缘检测出的点进行直线拟合，拟合出坐标轴点以及拟合出数学模型；根据数学模型通过电脑显示出可见光、红外十字分划线，继而得出的可见光光轴中心相对于红外分划中心的高低偏移量Δy、水平的偏移量Δx，根据校正仪器的焦距f，计算出可见光光轴相对倾斜角的正切值：

tgα1＝Δy/f (式1)

步骤S2：根据可见光组件安装面跨度尺寸L1，按照公式：

d1＝L1×tgα1 (式2)

计算出调校高低光轴平行性垫片厚度尺寸；

步骤S3：在电脑上的分划显示和测算操作界面，点击偏差量菜单，测得的可见光光路的相对倾斜角α2，可见光组件安装面跨度L2，按照公式：

d2＝L2×tgα1 (式3)

计算出调整可见光光轴相对倾斜的垫片厚度d2，安装垫片后可调整光路的倾斜。

在本发明的一个实施例中，所述智能校正方法以三光路中的红外光路为基准，对其它两光路分划平移或旋转，与红外光路的分划重合。

在本发明的一个实施例中，将式1、式2、式3输入电脑的软件中，在计算可见光路高低方向光轴平行性垫片的厚度时，点击分划显示和测算操作界面，显示“L1”的菜单中输入跨度L1数据，而后显示“d1＝”的菜单会自动显示数值，该数值为高低方向光轴平行性垫片的厚度。

在本发明的一个实施例中，在电脑操作中点击分划显示和测算操作界面，点击显示“L2”的图标，输入L2数据，即可显示“d2＝”的图标会自动显示某数值，该数值为调节可见光倾斜角度所需垫片的厚度。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的智能校正方法，操作简单，操作更智能化、精确化，操作过程耗费时间短、节省材料，提高了光轴平行性的精确性。该发明快速准确地计算出垫片厚度，简化了调校操作的程序，节省了材料。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明中校正仪器平面布置示意图；

图2是本发明所述激光光斑亮度智能判断中心的示意图；

图3是本发明所述光电装备镜内多光路分划显示示意图；

图4是本发明所述分划显示和测算操作界面示意图；

图5是本发明所述可见光偏差测算操作界面示意图；

图6是本发明所述激光偏差测算操作界面示意图；

图7是本发明所述光路组件侧面结构示意图；

图8是本发明所述光路组件正面结构示意图。

具体实施方式

本实施例提供一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法，所述智能校正方法基于设有可见光光路、红外光路、激光测距光路的光电装备采集到的分划及光斑视频图像进行搭建设计，包括：

1.1光电装备各光路分划的生成

如图1所示，本案例光电装备(1-2)有三个光路，分别是可见光光路、红外光路、激光测距光路(简称激光光路)，将光电装备安装在校正仪器上，在校正仪器的前方设有离轴抛物镜(1-5)，在抛物镜上设有激光光斑成像靶面，光电装备开启激光测距连续测距模式发射激光，在离轴抛物镜产生激光光斑，可见光光路可采集到如图2中的激光光斑图像；在校正仪器中设有十字靶标(1-3)，经过反射镜(1-4)反射到离轴抛物镜上，光电装备的红外和可见光探测光路分别可探测到十字靶标，形成了十字分划，显示在电脑(1-1)的显示器上。

在显示器上显示有激光光斑以及红外光路、可见光光路的十字分划。

光电装备具有视频输出接口，将光电装备的视频图像输入到电脑(1-1)。

1.2可见光分划、红外分划、激光光轴中心偏差量智能计算

1.2.1激光光轴中心智能判断识别

如1.1条所述，由于激光发射的光斑具有分散性，呈现亮度不均匀、形状不规则的状态，以往都是人工判断激光光斑中心进行光轴平行性调校，人工判断激光光轴中心具有一定的偏差。

为了提高识别激光光轴中心的精确性，根据激光光斑中心的光能量最强，光斑亮度最强的特点，本发明采用智能精确判断的方法，通过软件算法对图像中的激光光斑亮度进行判断拟合出亮度最集中的边界圆，该边界圆中心位置为激光光路中心的位置。此判断方法更智能，精确度更高，中心位置判断更逼近激光光轴中心。

1.2.2本发明识别多光轴分划图像及光斑边界圆

将光电装备采集到的分划及光斑视频图像输入电脑。本发明采用特征提取，用边缘检测结合角点检测的方法对分划区域进行检测识别，划分出感兴趣区域。在区域中进行一些图像预处理，由于实验室环境比较单一，将图像进行阈值分割，从而有效检测出十字分划线。根据边缘检测出的点进行直线拟合，拟合出坐标轴点以及拟合出数学模型。根据数学模型通过电脑显示出可见光、红外十字分划线。按照1.2.1条的方法可拟合出激光光轴中心圆，判断出圆中心的坐标点。

本案例以三光路中的红外光路为基准，对其它两光路分划平移或旋转，与红外光路的分划重合。

为了识别和读取的准确性，读取偏差量时需要只显示两个光路的分划，如图4，本发明设置了光路光轴分划显示和消隐功能，通过电脑鼠标点击测试界面的红外分划(4-2)、可见光分划(4-3)、激光光轴中心(4-5)的图标，即可在界面上显示或消隐上述光轴分划或中心圆。

图5为读取可见光光路分划相对于红外光轴分划的偏差量界面(激光光斑呈消隐状态)。点击图4偏差量菜单(4-4)，可见光相对于红外光轴的偏差量和相对倾斜角即可显示在图4的表格(4-1)中。图6为读取激光光轴中心相对于红外光轴的偏差量，点击激光光轴中心的偏差量图标，在表格中即可显示激光光轴中心相对于红外光轴中心的偏差量。

1.2.3理论计算光路调校高低方向光轴平行性和倾斜角调节垫片尺寸

以下为以可见光组件为例进行高低方向平行性调校的计算，激光光路分划调节垫片的计算与可见光组件的计算相同。

a)本发明按照1.2.2条得出的可见光光轴中心相对于红外分划中心的高低偏移量Δy、水平的偏移量Δx(如图3所示)，根据校正仪器的焦距f，计算出可见光光轴相对倾斜角的正切值：

tgα1＝Δy/f (式1)

b)根据可见光组件安装面跨度尺寸L1(如图7所示)，按照公式：

d1＝L1×tgα1 (式2)

计算出调校高低光轴平行性垫片厚度尺寸；

c)根据1.2.2测得的可见光光路的相对倾斜角α2，可见光组件安装面跨度L2，按照公式：

d2＝L2×tgα1 (式3)

计算出调整可见光光轴相对倾斜的垫片厚度d2，安装垫片后可调整光路的倾斜(如图8)。

1.2.4.智能测试光路调校高低方向光轴平行性和倾斜角调节垫片尺寸

本发明将计算式1、式2、式3编入电脑的软件中，需要计算可见光路高低方向光轴平行性垫片的厚度时，点击图4界面显示“L1”的菜单4-7中输入图7中跨度L1数据，在显示“d1＝”的菜单4-7会自动显示数值，该数值为高低方向光轴平行性垫片的厚度。

同样，点击图4中菜单(4-7)中显示“L2”的图标，输入L2数据，在菜单(4-7)显示“d2＝”的图标会自动显示某数值，该数值为调节可见光倾斜角度所需垫片的厚度。

由于激光分划只显示光轴中心点，所以，在图6中菜单中只显示高低、水平数值。

综上，本实施例提供应用于有视频输出的手持观察类、枪瞄类、车载类、舰载类、无人平台的多光谱光电装备的光轴平行性校正方法。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种基于光电装备多光轴平行性的智能校正方法，所述智能校正方法基于设有可见光光路、红外光路、激光测距光路的光电装备采集到的分划及光斑视频图像进行搭建设计，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：利用电脑根据边缘检测出的点进行直线拟合，拟合出坐标轴点以及拟合出数学模型；根据数学模型通过电脑显示出可见光、红外十字分划线，继而得出的可见光光轴中心相对于红外分划中心的高低偏移量Δy、水平的偏移量Δx，根据校正仪器的焦距f，计算出可见光光轴相对倾斜角的正切值：

tgα1＝Δy/f (式1)

步骤S2：根据可见光组件安装面跨度尺寸L1，按照公式：

d1＝L1×tgα1 (式2)计算出调校高低光轴平行性垫片厚度尺寸；

步骤S3：在电脑上的分划显示和测算操作界面，点击偏差量菜单，测得的可见光光路的相对倾斜角α2，可见光组件安装面跨度L2，按照公式：

d2＝L2×tgα1 (式3)计算出调整可见光光轴相对倾斜的垫片厚度d2，安装垫片后可调整光路的倾斜。

2.根据权利要求1所述的智能校正方法，其特征在于：所述智能校正方法以三光路中的红外光路为基准，对其它两光路分划平移或旋转，与红外光路的分划重合。

3.根据权利要求1所述的智能校正方法，其特征在于：将式1、式2、式3输入电脑的软件中，在计算可见光路高低方向光轴平行性垫片的厚度时，点击分划显示和测算操作界面，显示“L1”的菜单中输入跨度L1数据，而后显示“d1＝”的菜单会自动显示数值，该数值为高低方向光轴平行性垫片的厚度。

4.根据权利要求1所述的智能校正方法，其特征在于：在电脑操作中点击分划显示和测算操作界面，点击显示“L2”的图标，输入L2数据，即可显示“d2＝”的图标会自动显示某数值，该数值为调节可见光倾斜角度所需垫片的厚度。