射电望远镜面形测量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种射电望远镜面形测量方法和装置，其中，该方法通过在主反射面的分块面板角上设置合作目标，并基于在预设坐标系下预先标定的相机阵列确定抛物面中各合作目标坐标，再对面板图片中的合作目标进行质心提取，获得合作目标的有效质心位置，以解算各合作目标的空间坐标并进行抛物面拟合，最后对比拟合抛物面与合作目标空间坐标确定抛物面面形数据。本发明专利技术测量速度快，精度高，且数据处理量小，能够广泛适应于大型射电望远镜主反射面面形的测量，以及类似的大视场物体的测量。

A method and device for measuring the surface shape of a radio telescope

The embodiment of the invention provides a method and apparatus for radio telescope surface measurement, which, through the cooperation of block angle in the main reflector panel is arranged on the target, and based on the camera array calibration in preset coordinates to determine the parabolic cooperative target coordinates, then the panel pictures of the cooperative target centroid the effective centroid extraction, obtain cooperative target, to calculate the spatial coordinates of the cooperative target and paraboloid fitting, fitting paraboloid and cooperative target space coordinate comparison of parabolic surface data. The invention has the advantages of fast measuring speed, high accuracy and small data processing capacity, and can be widely applied to the measurement of the surface shape of the main reflector of large radio telescope, and the measurement of similar large field objects.

【技术实现步骤摘要】
射电望远镜面形测量方法和装置
本专利技术涉及望远镜面形检测
，具体而言，涉及一种射电望远镜面形测量方法和装置。
技术介绍
射电望远镜的反射面面形精度直接影响天线的方向图、增益与口面效率等，因此主反射面面形测量对于建设大口径天文望远镜以及保证望远镜性能有着重要的意义。但现有的测量大型抛物面主反射面面形的方法如激光测距法、射电全息法和数字摄影法等均存在不足，其中，激光测距法需要采集的目标点繁多、且需要不停做扫描运动，测量时间较长，受环境影响大，射电全息法对测量环境的依赖较大，取法保证测量精度，且测量周期长、成本高。数字摄影法仅适用于小型射电望远镜的面形测量，且其测量周期长，数据处理量大，加之图片中缺乏标志点，图片匹配难度大，匹配精度不高。因此，对于本领域技术而言，亟须一种测量范围大、测量精度高、测量速度快，且测量结构简单的测量方式实现对于大型抛物面射电望远镜主反射面的面形测量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种射电望远镜面形测量方法和装置，能够有效解决上述问题。一方面，本专利技术较佳实施例提供一种射电望远镜面形测量方法，应用于射电望远镜面形测量系统中，所述射电望远镜面形测量系统包括设置于射电望远镜主反射面的多个合作目标、设置于馈源处的多个靶标标志点以及设置于副反射面边缘处的相机阵列，所述相机阵列包括多个相机组，且相邻相机组中对应位置处的相机分别构成内圈双目子系统和外圈双目子系统，所述多个合作目标包括用于表征该主反射面面形的第一合作目标组和用于体现密度异常特征的第二合作目标组，所述射电望远镜面形测量方法包括：基于预设坐标系和多个靶标标志点，对各所述内圈双目子系统中的内圈相机和各外圈双目子系统中的外圈相机进行标定，以得到内圈相机和外圈相机在所述预设坐标系下对应的空间坐标、旋转矩阵与平移向量；获取由标定后的各内圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第一面板图片，以及由坐标标定后的各外圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第二面板图片；分别对多个所述第一面板图片和多个所述第二面板图片中的各合作目标进行编号，并根据各所述合作目标的编号对所述多个第一面板图片和多个第二面板图片进行一一匹配处理，以形成多个第一面板图片组；针对各所述内圈双目子系统中的每个内圈双目子系统以及各所述外圈双目子系统中的每个外圈双目子系统，根据各内圈相机和各外圈相机在所述预设坐标系下的空间坐标、旋转矩阵与平移向量计算各合作目标的空间坐标；判断多个所述合作目标中是否存在公共合作目标，若存在，则删除该公共合作目标；根据所述多个合作目标在所述预设坐标系下的空间坐标将剩余各合作目标进行抛物面拟合，以得到所述射电望远镜主反射面的面形数据。另一方面，本专利技术较佳实施例还提供一种射电望远镜面形测量装置，应用于射电望远镜面形测量系统中，所述射电望远镜面形测量系统包括设置于射电望远镜主反射面的多个合作目标、设置于馈源处的多个靶标标志点以及设置于副反射面边缘处的相机阵列，所述相机阵列包括多个相机组，且相邻相机组中对应位置处的相机分别构成内圈双目子系统和外圈双目子系统，所述多个合作目标包括用于表征该主反射面面形的第一合作目标组和用于体现密度异常特征的第二合作目标组，所述射电望远镜面形测量装置包括：坐标标定模块，用于基于预设坐标系和多个靶标标志点，对各所述内圈双目子系统中的内圈相机和各外圈双目子系统中的外圈相机进行标定，以得到内圈相机和外圈相机在所述预设坐标系下对应的空间坐标、旋转矩阵与平移向量；图片获取模块，用于获取由标定后的各内圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第一面板图片，以及由坐标标定后的各外圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第二面板图片；匹配处理模块，用于分别对多个所述第一面板图片和多个所述第二面板图片中的各合作目标进行编号，并根据各所述合作目标的编号对所述多个第一面板图片和多个第二面板图片进行一一匹配处理，以形成多个第一面板图片组；坐标转换模块，用于针对各所述内圈双目子系统中的每个内圈双目子系统以及各所述外圈双目子系统中的每个外圈双目子系统，根据各内圈相机和各外圈相机在所述预设坐标系下的空间坐标、旋转矩阵与平移向量计算各合作目标的空间坐标；判断模块，用于判断多个所述合作目标中是否存在公共合作目标，若存在，则删除该公共合作目标；坐标拟合模块，用于根据所述多个合作目标在所述预设坐标系下的空间坐标将剩余各合作目标进行抛物面拟合，以得到所述射电望远镜主反射面的面形数据。本专利技术提供一种基于射电望远镜面形测量系统实现的射电望远镜面形测量方法和装置，该方法通过区域分割以及相机阵列中内、外圈相机视场覆盖重合区域的方式，实现对射电望远镜主反射面的面形测量，并在保证面形测量精度的前提下，有效简化了测量流程，扩大了测量范围，降低了面形测量数据量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的射电望远镜面形测量系统的方框结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的射电望远镜面形测量系统的结构示意图。图3为图2中所示的馈源的结构示意图。图4为本专利技术实施例提供的相机阵列中相邻相机组的视场覆盖区域示意图。图5为本专利技术实施例提供的合作目标的结构示意图。图6为本专利技术实施例提供的射电望远镜面形测量方法的流程示意图。图7为本专利技术实施例提供的射电望远镜面形测量方法的子流程示意图。图8为本专利技术实施例提供的射电望远镜的主反射面的面形数据示意图。图9为本专利技术实施例提供的相机阵列中相邻相机组的另一视场覆盖区域示意图。图标：10-射电望远镜面形测量系统；11-终端设备；110-射电望远镜面形测量装置；120-存储器；130-存储控制器；140-处理器；100-匀化玻璃；200-镜框；300-光源；400-靶标标志点；500-相机阵列；20-射电望远镜；210-主反射面；220-副反射面；230-馈源；231-第一圆台；232-第二圆台。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。请结合参阅图1和图2，所述射电望远镜面形测量系统10应用于射电望远镜20的面形测量，其中，所述射电望远镜20包括主反射面210、设置于该主反射面210中心处的馈源230，以及设置于该馈源230正上方的副反射面220。另外，图2中的所示的240为主反射面210本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射电望远镜面形测量方法，应用于射电望远镜面形测量系统中，其特征在于，所述射电望远镜面形测量系统包括设置于射电望远镜主反射面的多个合作目标、设置于馈源处的多个靶标标志点以及设置于副反射面边缘处的相机阵列，所述相机阵列包括多个相机组，且相邻相机组中对应位置处的相机分别构成内圈双目子系统和外圈双目子系统，所述多个合作目标包括用于表征该主反射面面形的第一合作目标组和用于体现密度异常特征的第二合作目标组，所述射电望远镜面形测量方法包括：基于预设坐标系和多个靶标标志点，对各所述内圈双目子系统中的内圈相机和各外圈双目子系统中的外圈相机进行标定，以得到内圈相机和外圈相机在所述预设坐标系下对应的空间坐标、旋转矩阵与平移向量；获取由标定后的各内圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第一面板图片，以及由坐标标定后的各外圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第二面板图片；分别对多个所述第一面板图片和多个所述第二面板图片中的各合作目标进行编号，并根据各所述合作目标的编号对所述多个第一面板图片和多个第二面板图片进行一一匹配处理，以形成多个第一面板图片组；针对各所述内圈双目子系统中的每个内圈双目子系统以及各所述外圈双目子系统中的每个外圈双目子系统，根据各内圈相机和各外圈相机在所述预设坐标系下的空间坐标、旋转矩阵与平移向量计算各合作目标的空间坐标；判断多个所述合作目标中是否存在公共合作目标，若存在，则删除该公共合作目标；根据所述多个合作目标在所述预设坐标系下的空间坐标将剩余各合作目标进行抛物面拟合，以得到所述射电望远镜主反射面的面形数据。...

【技术特征摘要】
1.一种射电望远镜面形测量方法，应用于射电望远镜面形测量系统中，其特征在于，所述射电望远镜面形测量系统包括设置于射电望远镜主反射面的多个合作目标、设置于馈源处的多个靶标标志点以及设置于副反射面边缘处的相机阵列，所述相机阵列包括多个相机组，且相邻相机组中对应位置处的相机分别构成内圈双目子系统和外圈双目子系统，所述多个合作目标包括用于表征该主反射面面形的第一合作目标组和用于体现密度异常特征的第二合作目标组，所述射电望远镜面形测量方法包括：基于预设坐标系和多个靶标标志点，对各所述内圈双目子系统中的内圈相机和各外圈双目子系统中的外圈相机进行标定，以得到内圈相机和外圈相机在所述预设坐标系下对应的空间坐标、旋转矩阵与平移向量；获取由标定后的各内圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第一面板图片，以及由坐标标定后的各外圈双目子系统拍摄的所述主反射面中不同面板的多个第二面板图片；分别对多个所述第一面板图片和多个所述第二面板图片中的各合作目标进行编号，并根据各所述合作目标的编号对所述多个第一面板图片和多个第二面板图片进行一一匹配处理，以形成多个第一面板图片组；针对各所述内圈双目子系统中的每个内圈双目子系统以及各所述外圈双目子系统中的每个外圈双目子系统，根据各内圈相机和各外圈相机在所述预设坐标系下的空间坐标、旋转矩阵与平移向量计算各合作目标的空间坐标；判断多个所述合作目标中是否存在公共合作目标，若存在，则删除该公共合作目标；根据所述多个合作目标在所述预设坐标系下的空间坐标将剩余各合作目标进行抛物面拟合，以得到所述射电望远镜主反射面的面形数据。2.根据权利要求1所述的射电望远镜面形测量方法，其特征在于，对各所述内圈双目子系统中的内圈相机进行标定，以得到内圈相机在所述预设坐标系下的空间坐标、旋转矩阵与平移向量的步骤包括：针对各内圈双目子系统中的每个内圈双目子系统，获取该内圈双目子系统拍摄的所述多个靶标标志点的靶标图片；根据该靶标图片以及各靶标标志点的预设空间坐标，计算将所述内圈双目子系统中的各内圈相机的预设空间坐标转换为预设坐标系下的第一空间坐标、第一旋转矩阵和第二平移向量，以完成对所述各内圈双目子系统的标定。3.根据权利要求2所述的射电望远镜面形测量方法，其特征在于，对各所述外圈双目子系统中的外圈相机进行标定，以得到外圈相机在所述预设坐标系下的空间坐标的步骤包括：针对各内圈双目子系统中的每个内圈双目子系统和各外圈双目子系统中的每个内圈双目子系统，分别获取该内圈双目子系统拍摄的所述主反射面的第三面板图片，以及所述外圈双目子系统拍摄的主反射面的第四面板图片；分别对多个所述第三面板图片和多个所述第四面板图片中的合作目标进行编号，并基于编号后的合作目标及其编号对多个所述第三面板图片和多个所述第四面板图片进行一一匹配处理，以形成多个第二面板图片组；针对每个第二面板图片组中编号相同的多个合作目标，从该多个合作目标中选取至少3个合作目标，并基于获取该第二面板图片组中的各内圈相机的第一空间坐标计算所述至少3个合作目标的空间坐标；分别计算将所述至少3个合作目标的空间坐标转换为所述预设坐标系下的第二空间坐标、第二旋转矩阵和第二平移向量；根据所述至少3个合作目标在所述预设坐标系的第二空间坐标、第二旋转矩阵和第二平移向量计算与其对应的外圈双目子系统中的各外圈相机在所述预设坐标系下的第三空间坐标、第三旋转矩阵和第三平移向量，以完成对所述外圈双目子系统中外圈相机的标定。4.根据权利要求1所述的射电望远镜面形测量方法，其特征在于，判断多个合作目标中的是否存在公共合作目标的步骤包括：判断多个合作目标中，是否存在两个合作目标之间的空间坐标差值小于预设阈值，若存在，则判定所述两个合作目标为公共合作目标。5.根据权利要求1所述的射电望远镜面形测量方法，其特征在于，分别对多个所述第一面板图片和多个所述第二面板图片中的各合作目标进行编号的步骤包括：识别各面板图片中密度最高的一行合作目标作为待编号对象；以该待编号对象的任意一端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：项斌斌，卢晓昀，林上民，王娜，陈卯蒸，王虎，薛飞，许谦，王凯，
申请(专利权)人：中国科学院新疆天文台，
类型：发明
国别省市：新疆,65