基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法及系统技术方案

本发明专利技术属于光学和自动校正领域，具体涉及基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法及系统，借助三光感应成像靶标，根据激光束中心光斑在靶标的位置，结合可见光视场实时成像的图片，计算激光光轴与白光轴两个光轴间的偏差角度，依同理计算激光光轴和红外光轴的角度偏差，以激光光轴为基准，通过被校光电设备的自动控制协议，发送补偿误差值，进行第一次校正，并计算出第一次校正的联合方差，重复循环，直至方差无限趋近于0或最大允许设定的误差，或达到设定的自动校正次数。相较传统的检测校正手段，本申请依托图像处理和自动控制技术，通过循环迭代逼近，大大减少人为操作、节省时间、提高校正精度，有很大的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法及系统
本专利技术属于光学和自动校正领域，具体涉及基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法及系统。
技术介绍
随着光电侦察技术的不断发展，集成多光谱侦察手段的光电侦察系统在武器系统中的应用也越来越广泛。而光轴一致性作为衡量其性能的重要技术指标，是光电侦察系统侦察精度的保障，会直接影响到系统对目标的捕获、瞄准和打击。然而在实际使用中，光电侦察系统受到冲击、震动或器件老化以及固定件的热胀冷缩等，都会导致光轴间产生偏差，而这种细微的偏差只有返厂或在大型标准计量中心才能检测到，缺乏通用的、高精度自动校正方法。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提供基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，其用于光电设备多光轴一致性校正，人为操作少，校正精度高。为实现上述技术目的，本申请采取的技术方案为，基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，包括如下步骤：将靶标归零至靶标平面的中心，同时保证靶标平面与待校正的光电设备平面平行；开启光电设备的激光，控制靶标移动，直至激光束中心与靶标中心重合；步骤A、开启靶标白光光源，调节光电设备白光摄像头使靶标充满白光视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；在此时的白光视场下成像，并进行图像处理，得到激光光轴与白光轴之间夹角，测量n次，求得夹角均值为α＝1/n∑αi，α为激光光轴与白光轴之间夹角的均值，αi为第i次测量时激光光轴与白光轴之间夹角；i取值为1至n间得到任意正整数，n为不小于3的整数；步骤B、开启靶标红外光源，光电设备红外摄像头使靶标充满红外视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；激光光轴与白光轴在此时的红外视场下截图，进行图像处理，得到激光光轴与红外光轴之间夹角，测量n次，求得均值为β＝1/n∑βi，β为激光光轴与红外光轴之间夹角均值，βi为第i次测量时激光光轴与红外光轴之间夹角；步骤C、以激光光轴为基准，根据测量出的白光轴与激光光轴的夹角α、红外光轴与激光光轴夹角β，通过被校光电设备的自动控制协议，向被校正光电设备发送补偿误差值，进行被校正光电设备的第一次校正，并计算出第一次校正的联合方差：σ2＝1/n∑((αi－α)2+(βi－β)2)；步骤D、重复循环上述步骤A、步骤B与步骤C，直至σ2无限趋近于0或最大允许设定的误差，或达到设定的自动校正次数。作为本专利技术改进的技术方案，通过在靶标侧面贴上荧光条，调整靶标的俯仰与方位，靶标四周荧光条超过光电设备视场范围时，即认为靶标平面与待校正的光电设备平面平行。作为本专利技术改进的技术方案，靶标采用三脚架固定，并且三脚架与光电设备的间距为50±5m。本专利技术的另一目的是提供基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正系统，包括靶标、三脚架以及上位机；三脚架包括支架，以及设于支架上的电源管理模块、方位运动机构、俯仰运动机构、运动控制模块以及主控模块；电源管理模块用于为校正系统供电；主控模块与上位机通信连接，并统筹控制其他各个模块的运行；方位运动机构用以调整靶标方位，俯仰运动机构用于进行俯仰运动，运动控制模块受主控模块的统筹控制方位运动机构与俯仰运动机构的运动，以实现靶标位置归零、运动平滑化以及靶标扫描；靶标包括多普光源产生模块与激光束中心定位模块；多普光源产生模块用于发射白光光源或红外光源；激光束中心定位模块用于采集激光信号，并反馈于主控模块，主控模块接收激光信号后控制运动控制模块移动靶标，直至靶标中心与激光束中心重合。作为本专利技术改进的技术方案，还包括无线通信模块，主控模块与上位机通过无线通信模块连接。作为本专利技术改进的技术方案，多普光源产生模块包括四倍数个白光光源与四倍数个的红外光源；白光光源与红外光源一一对应，布设于靶面四边线的中点处。作为本专利技术改进的技术方案，多普光源产生模块包括驱动电路、LED以及电阻；主控电路控制驱动电路；驱动电路分别独立控制LED与电阻；其中，LED提供白光光源；电阻提供红外光源。作为本专利技术改进的技术方案，多普光源产生模块还包括四倍数个感光元件，感光元件均匀布置于过靶标中心的垂直交叉线上；激光束中心定位模块通过收感光元件获取激光信号。作为本专利技术改进的技术方案，激光束中心定位模块包括串接的前端调理电路与信号处理电路；前端调理电路包括串接的光电转换电路及信号放大电路；光电转换电路接收感光元件反馈的激光信号；感光元件设于靶面上；信号处理电路包括串接的高精度高速比较器与FPGA，高精度高速比较器用于接收信号放大电路放大的电信号；FPGA处理的电信号发送至主控模块。作为本专利技术改进的技术方案，运动控制模块包括运动控制电路与四个维度的驱动模块；每个驱动模块包括电机驱动、编码器以及步进电机；运动控制电路、电机驱动、步进电机以及编码器依次串接形成一个闭合的控制回路。有益效果相较传统的检测校正手段，本专利技术依托图像处理和自动控制技术，通过循环迭代逼近，大大减少人为操作、节省了时间、提高了校正精度，有很大的实用价值。另，本申请的方法不受场地限定，故能用于各种场合下的光电设备的校正。附图说明图1本申请点阵式靶标示意图；图2本申请激光束中心定位模块框图；图3本申请多光谱光源产生模块框图；图4本申请主控模块框图；图5本申请运动控制模块框图；图6本申请系统框图。图7本申请图像处理技术的原理图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。实施例1基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，包括如下步骤：光电校正操作终端(即上位机)遥控靶标，将靶标归零至靶标平面的中心，同时保证靶标平面与待校正的光电设备平面平行；通过在靶标侧面贴上荧光条，调整靶标的俯仰与方位，靶标四周荧光条超过光电设备视场范围时，即认为靶标平面与待校正的光电设备平面平行。为了方便后期聚焦，靶标采用三脚架固定，并且三脚架与光电设备的间距为50±5m。本实施例中，三脚架与待校正的光电设备的间距为50m。步骤A、开启光电设备的激光，靶标上的激光感应阵列将感知激光束是否照射至靶面上，并在操控终端(上位机)上虚拟出激光束显示，使激光可视化，操控终端通过拟合判断激光束与靶标的相对位置，遥控靶标移动，直至激光束中心与靶标中心重合；主控模块控制开启靶标白光光源，控制光电设备的方位与俯仰使其白光视场瞄准靶标中心，调节光电设备白光摄像头使靶标充满白光视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；在此时的白光视场下成像，并进行图像处理，得到激光光轴与白光轴之间夹角，测量n次，求得夹角均值为α＝1/n∑αi，α为激光光轴与白光轴之间夹角的均值，αi为第i次测量时激光光轴与白光轴之间夹角；i取值为1至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，其特征在于，包括如下步骤：将靶标归零至靶标平面的中心，同时保证靶标平面与待校正的光电设备平面平行；开启光电设备的激光，控制靶标移动，直至激光束中心与靶标中心重合；步骤A、开启靶标白光光源，调节光电设备白光摄像头使靶标充满白光视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；在此时的白光视场下成像，并进行图像处理，得到激光光轴与白光轴之间夹角，测量n次，求得夹角均值为α＝1/n∑αi，α为激光光轴与白光轴之间夹角的均值，αi为第i次测量时激光光轴与白光轴之间夹角；i取值为1至n间得到任意正整数，n为不小于3的整数；步骤B、开启靶标红外光源，光电设备红外摄像头使靶标充满红外视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；在此时的红外视场下截图，进行图像处理，得到激光光轴与红外光轴之间夹角，测量n次，求得均值为β＝1/n∑βi，β为激光光轴与红外光轴之间夹角均值，βi为第i次测量时激光光轴与红外光轴之间夹角；步骤C、以激光光轴为基准，根据测量出的白光轴与激光光轴的夹角α、红外光轴与激光光轴夹角β，通过被校光电设备的自动控制协议，向被校正光电设备发送补偿误差值，进行被校正光电设备的第一次校正，并计算出第一次校正的联合方差：σ2＝1/n∑((αi－α)2+(βi－β)2)；步骤D、重复循环上述步骤A、步骤B与步骤C，直至σ2无限趋近于0或最大允许设定的误差，或达到设定的自动校正次数。...

【技术特征摘要】
1.基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，其特征在于，包括如下步骤：将靶标归零至靶标平面的中心，同时保证靶标平面与待校正的光电设备平面平行；开启光电设备的激光，控制靶标移动，直至激光束中心与靶标中心重合；步骤A、开启靶标白光光源，调节光电设备白光摄像头使靶标充满白光视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；在此时的白光视场下成像，并进行图像处理，得到激光光轴与白光轴之间夹角，测量n次，求得夹角均值为α＝1/n∑αi，α为激光光轴与白光轴之间夹角的均值，αi为第i次测量时激光光轴与白光轴之间夹角；i取值为1至n间得到任意正整数，n为不小于3的整数；步骤B、开启靶标红外光源，光电设备红外摄像头使靶标充满红外视场，并且图像清晰，获取此时光电设备的焦距值；在此时的红外视场下截图，进行图像处理，得到激光光轴与红外光轴之间夹角，测量n次，求得均值为β＝1/n∑βi，β为激光光轴与红外光轴之间夹角均值，βi为第i次测量时激光光轴与红外光轴之间夹角；步骤C、以激光光轴为基准，根据测量出的白光轴与激光光轴的夹角α、红外光轴与激光光轴夹角β，通过被校光电设备的自动控制协议，向被校正光电设备发送补偿误差值，进行被校正光电设备的第一次校正，并计算出第一次校正的联合方差：σ2＝1/n∑((αi－α)2+(βi－β)2)；步骤D、重复循环上述步骤A、步骤B与步骤C，直至σ2无限趋近于0或最大允许设定的误差，或达到设定的自动校正次数。2.根据权利要求1所述的基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，其特征在于，通过在靶标侧面贴上荧光条，调整靶标的俯仰与方位，靶标四周荧光条超过光电设备视场范围时，即认为靶标平面与待校正的光电设备平面平行。3.根据权利要求1所述的基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法，其特征在于，靶标采用三脚架固定，并且三脚架与光电设备的间距为50±5m。4.根据权利要求1-3任一所述基于光轴一致性测量的无限逼近自动校正方法的校正系统，其特征在于，包括靶标、三脚架以及上位机；三脚架包括支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘欣辉，蒋鹏，于群宁，宋亮，姚连喜，郭贺，李智君，万韬，蒋晓峰，刘鹏，郑前，李俊林，徐浩，
申请(专利权)人：江苏无线电厂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32