一种双通道焦面配准装调装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双通道焦面配准装调装置及方法，特别涉及多通道焦面相机通道间的高精度配准装调，属于空间光学遥感器技术领域。本发明专利技术实现了分通道焦面相机通道间的谱带配准问题。使遥感相机多谱带探测，多通道结构形式的实现成为可能。对资源勘测类遥感相机的应用发展有重要意义。

A dual channel focal plane registration device and method

【技术实现步骤摘要】
一种双通道焦面配准装调装置及方法
本专利技术涉及一种双通道焦面配准装调装置及方法，特别涉及多通道焦面相机通道间的高精度配准装调，属于空间光学遥感器

技术介绍
多谱带成像是资源勘查类遥感相机的主要特征，采用多谱带探测器是实现多类景物成像的主要方式。但当目标景物种类超过单个探测器谱带数量时，就需要增加探测器种类，即通过增加焦面的成像通道来实现更多谱带的成像需求。目前国内外多谱带遥感相机多通过视场分光方法增加成像通道，分光后不同焦面通道的探测器分属不同结构组件，在不同结构组件间实现探测器亚像元级别的配准精度是非常困难的。为获得高品质的多谱带融合图像，各谱带间像元位置要求在光学空间上一一配准。也就是不同通道的探测器像元在相机像方焦平面处于垂直线阵方向上一一对应，从而保证多谱带图像的融合精度，即所谓的通道间配准。多焦面通道间谱段对准是遥感相机总装定焦过程中的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：解决双通道焦面遥感相机焦面间的谱段配准问题，提供了一种双通道焦面配准装调装置及方法，该装置，配准效率高，精度高。本专利技术的技术解决方案是：一种双通道焦面配准装调装置，该装置包括光源、狭缝靶标、平行光管、双通道焦面相机系统、计算机、微调组件、监测组件和限位组件；所述的光源的谱段与探测器的响应谱段匹配；所述的狭缝靶标是与平行光管焦距f1、相机焦距f2、探测器像元尺寸D、相机垂直线阵方向线视场宽度C相匹配的特制靶标；狭缝靶标宽度W＝nDf1/f2(n为狭缝像宽所占像元的数量，通常取15-20，以达到最佳质心提取效果)；狭缝靶标长度L＝1.5Cf1/f2(1.5为优选的靶标长度系数)所述的平行光管(3)的视场角θ1要大于相机垂直线阵方向的视场角θ2，优选1.5θ2<θ1<2θ2；待测试的双通道焦面相机系统的焦面为分视场形式的多通道焦面，由于遥感数据有图像融合的需求，故不同通道焦面间需进行高精度配准。即沿线阵方向，不同焦面通道上探测器像元需达到亚像元级别的对准精度。即在垂直线阵方向，不同通道上探测器像元需一一对准，对准精度需达到亚像元级别。所述的计算机用于接收探测器的响应数据，并采用质心提取算法提取靶标像的灰度质心，所述的质心提取算法的提取精度高于配准要求精度；所述的微调组件用于单通道焦面沿线阵方向上的微位移调整，即具有沿线阵方向双向的调整功能，且其其最小调节量需达到配准精度量级；所述的监测组件用于单通道焦面的位置监测，包括沿线阵方向和垂直线阵方向两个维度上的位置监测，其监测精度需达到配准精度量级；所述的限位组件用于单通道焦面在垂直线阵方向上的限位，保证焦面在沿线阵方向微调的同时在垂直线阵方向上无位置移动。光源发射的光照明狭缝靶标形成狭缝光源，狭缝光源经过平行光管成像于无穷远；待测试的双通道焦面相机系统接收无穷远处的狭缝像，狭缝像在待测试的双通道焦面相机系统的焦面通道A和焦面通道B上各自成灰度像；旋转狭缝靶标，首先使其在双通道焦面相机系统的焦面通道A通道上各谱段成像的灰度质心位置一致，即狭缝靶标与焦面通道A谱段垂直；在焦面通道B上架设微调组件、监测组件和限位组件；微调组件固定于焦面通道B垂直线阵的结构端面上，用于沿线阵方向的双向微调；限位组件固定于焦面通道B沿线阵方向的结构端面，用于限制其在垂直线阵方向的位移；监测组件固定于焦面通道B垂直线阵和沿线阵方向的结构端面，对微调组件的调整量进行精确测量，并对限位组件的限位精度进行监测；计算机接收相机系统上焦面A和焦面B通道的狭缝像响应数据，提取各自的灰度质心；计算两个焦面通道上狭缝像的质心偏差△d，以焦面A上狭缝像质心位置为基准，调整焦面B，使二者的狭缝像质心位置重合，从而达到配准目的；微调组件调整焦面通道B沿线阵方向的位置，同时监测组件监测到精确的位移量△d，限位组件对焦面通道B在垂直线阵方向起到限位作用。每次微调之后，计算机提取焦面A和焦面B上狭缝像的质心位置，计算质心偏差△d，反复微调，直至质心重合。固定调整后的焦面通道B，复测相机系统传函和焦面视场位置，若传函或焦面视场偏离，则重新定焦，并重复以上的配准过程，直至所有参数满足要求。一种双通道焦面配准装调方法，待测试的相机系统包括焦面通道A和调整焦面通道B；其中相机系统XZY坐标的定义方法为：X向为垂直焦面方向，Y向为沿焦面线阵方向，Z向为光轴方向；该方法的步骤包括：(1)在待测试的相机系统前依次架设光源、狭缝靶标、平行光管；(2)在待测试的相机系统的待调整焦面通道B上架设微调组件、监测组件、限位组件；(3)架设带有质心提取算法的计算机，相机系统与计算机连接；(4)打开光源、相机系统、计算机，调整狭缝靶标沿Z轴的位置，使狭缝靶标在相机系统的焦面通道A、焦面B上成清晰的狭缝像，相机系统通过质心提取算法提取狭缝像的质心位置；(5)绕Z轴旋转狭缝靶标，使其在相机系统的焦面通道A上各谱段狭缝像的灰度质心位置一致；(6)计算机提取焦面通道A和焦面通道B狭缝像各自的灰度质心，计算两个焦面通道上狭缝像的质心偏差△d；(7)以焦面A上狭缝像质心位置为基准，调整焦面B，使二者的狭缝像质心位置重合：微调组件调整焦面通道B沿线阵方向的位置，同时监测组件监测到精确的位移量△d，限位组件对焦面通道B在垂直线阵方向起到限位作用；(8)微调之后，计算机再次提取焦面通道A和焦面通道B上狭缝像的质心位置，计算质心偏差△d，反复微调，直至△d小于配准指标，配准完成。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)本专利技术实现了分通道焦面相机通道间的谱带配准问题。使遥感相机多谱带探测，多通道结构形式的实现成为可能。对资源勘测类遥感相机的应用发展有重要意义。(2)本专利技术采用微调组件、限位组件、监测组件同时配合装调的方式，在调整焦面沿线阵方向移动的同时，确保焦面在垂直线阵方向得到限位和监测。这样在微调配准的同时，避免了焦面视场偏离及系统传函的下降，避免了反复定焦、反复配准的过程。(3)本专利技术中平行光管为与相机系统相匹配的具有特定视场角的光学设备，其结构可以做到紧凑便携，提高装调效率。(4)本专利技术采用计算机辅助质心提取算法，质心提取精度达1/10像元，配准精度高。(5)一种双通道焦面配准装调装置，其实现设备包括光源、狭缝靶标、平行光管、微调组件、限位组件、监测组件、计算机以及双通道焦面相机系统。积分球照明狭缝靶标，经平行光管成像于无穷远，照明双通道相机，在相机双通道焦平面上分别得到竖直放大的狭缝像；通过质心提取算法得到狭缝像在焦面上的质心位置；通过微调组件调整焦面沿线阵方向的位置，通过限位组件确保焦面在垂直线阵方向的位置不变，通过监测组件实时测量监测焦面在垂直和沿线阵方向上的位置变化量；微调双通道焦面位置，使通道间的狭缝像的质心重合，最终实现通道间亚像元级的配准装调。本专利技术解决了多通道遥感相机通道间的配准装调问题，配准精度高，配准过程中焦面不离焦，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双通道焦面配准装调方法，其特征在于该方法的步骤包括：/n(1)在待测试的相机系统(4)前依次架设光源(1)、狭缝靶标(2)、平行光管(3)；待测试的相机系统(4)包括焦面通道A(9)和焦面通道B(10)；/n(2)在待测试的相机系统(4)的焦面通道B(10)上架设微调组件(6)、监测组件(7)、限位组件(8)：微调组件(6)固定于焦面通道B(10)垂直线阵的结构端面上，限位组件(8)固定于焦面通道B(10)沿线阵方向的结构端面，监测组件(7)固定于焦面通道B(10)垂直线阵和沿线阵方向的结构端面；/n(3)架设计算机(5)，相机系统(4)与计算机(5)通过数据采集接口连接；/n(4)打开光源(1)、相机系统(4)、计算机(5)，调整狭缝靶标(2)沿Z轴的位置，使狭缝靶标(2)在相机系统(4)的焦面通道A(9)、焦面通道B(10)上成狭缝像，相机系统(4)提取狭缝像的质心位置；Z向为光轴方向；/n(5)绕Z轴旋转狭缝靶标(2)，使其在相机系统(4)的焦面通道A(9)上各谱段狭缝像的灰度质心位置一致；/n(6)计算机(5)提取焦面通道A(9)和焦面通道B(10)狭缝像各自的灰度质心，计算两个焦面通道上狭缝像的质心偏差△d；若△d小于等于配准指标，则配准完毕；若△d大于配准指标，则进入步骤(7)；/n(7)以焦面通道A(9)上狭缝像质心位置为基准，调整焦面通道B(10)，使二者的狭缝像质心位置重合，进入步骤(8)；/n(8)计算机(5)再次提取焦面通道A(9)和焦面通道B(10)上狭缝像的质心位置，再次计算质心偏差△d，若△d小于等于配准指标，则配准完毕；若△d大于配准指标，则进入步骤(7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双通道焦面配准装调方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)在待测试的相机系统(4)前依次架设光源(1)、狭缝靶标(2)、平行光管(3)；待测试的相机系统(4)包括焦面通道A(9)和焦面通道B(10)；
(2)在待测试的相机系统(4)的焦面通道B(10)上架设微调组件(6)、监测组件(7)、限位组件(8)：微调组件(6)固定于焦面通道B(10)垂直线阵的结构端面上，限位组件(8)固定于焦面通道B(10)沿线阵方向的结构端面，监测组件(7)固定于焦面通道B(10)垂直线阵和沿线阵方向的结构端面；
(3)架设计算机(5)，相机系统(4)与计算机(5)通过数据采集接口连接；
(4)打开光源(1)、相机系统(4)、计算机(5)，调整狭缝靶标(2)沿Z轴的位置，使狭缝靶标(2)在相机系统(4)的焦面通道A(9)、焦面通道B(10)上成狭缝像，相机系统(4)提取狭缝像的质心位置；Z向为光轴方向；
(5)绕Z轴旋转狭缝靶标(2)，使其在相机系统(4)的焦面通道A(9)上各谱段狭缝像的灰度质心位置一致；
(6)计算机(5)提取焦面通道A(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：常君磊，李庆林，于生全，魏志勇，张楠，王媛媛，杨沐，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11