基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种图像融合技术领域，具体为一种基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法，在各个独立光谱望远镜的目镜后设置光电自准直仪，摄像机实现采集各光谱望远镜的终端图像，摄像机与PC机电性连接，PC机对图像信号进行处理，根据成像情况得到该光谱望远镜成像光轴与系统光轴的偏离情况，供装调人员判断调整方向和调整量；同时将各个光谱望远镜的图像信号进行图像融合，作为望远系统融合精度装调质量的最终判定依据。本发明专利技术形成了一套高效高精度的多光谱望远镜系统调试方法，分辨率比传统方法提高了60多倍，给光瞄探测系统设计提供了更广阔的设计空间。供了更广阔的设计空间。供了更广阔的设计空间。

【技术实现步骤摘要】
基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法


[0001]本专利技术涉及一种图像融合
，具体为一种基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法。

技术介绍

[0002]随着我国科学技术的迅猛发展，许多高新技术得到了广泛的发展与应用，特别是在国防军工领域的运用。精密、多功能、高精度、高速计算智能化的光电仪器和设备，使得我国军事装备战地适应能力和精确打击能力都得到了大幅的提升。
[0003]为适应在各种恶劣天候条件及昼夜交替的全天候条件下争得一线先机，为之而生的多光谱望远镜系统就成为了作战部队的不二之选，其广泛应用于海、陆、空的火控光瞄系统及单兵作战观瞄。多光谱望远镜系统为了能在不同天侯条件下获得良好的影像信息，多由两个或两个以上的独立光谱望远镜组成，望远系统中各独立光谱望远镜可完成独立切换或同时开启使用，切换或同时开启过程中望远系统终端显示的目标像都是同一目标，并且必须保证在切换过程中所观察到的目标像在整个终端视场内无位移量或位移量很小，或几个光路同时使用所看到的目标像无重影，这是此类光电仪器和设备装调过程中最关键也是最难实现的一个环节。
[0004]传统装调方式采用的装调仪器是前置望远镜，在系统装调过程中装调操作人员通过眼睛用前置望远镜观察来自各光谱望远镜系统的影像判定最终的图像融合度。采用传统装调方式存在以下弊端使得最终的装调结果难以满足现如今不断发展的技术需求：
[0005]装调时最少需要两人来同时完成，一人观察调试结果，另一人进行调试操作，导致装调效率低，调试实时随动性差；观察人员的年龄、视力、经验、观察时间长短都将会影响最终装调结果，装调质量只能通过主观判断，装调一致性差，无客观判据，装调精度低。

技术实现思路

[0006]针对基于前置望远镜的多光谱望远镜系统调试方法存效率低、精度低的问题，本专利技术提出一种基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法。
[0007]本专利技术的基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法，所述多光谱望远镜系统由若干独立光谱望远镜组成，该方法通过以下步骤实现：
[0008]1)图像信号采集阶段：在各个独立光谱望远镜的目镜后设置光电自准直仪；所述光电自准直仪由光源、聚光镜、分划板、分束棱镜和摄像机组成，摄像机实现采集各光谱望远镜的终端图像；摄像机与PC机通过电缆连接，由PC机提供摄像机驱动及供电，摄像机将采集后的图像信号传输到PC机；
[0009]2)图像信号处理阶段：PC机对图像信号进行处理，依据摄像机像元大小为基准，调试时以点阵靶作为目标源，使点阵靶目标只进入一个光谱望远镜成像，其余光谱光路遮挡，实时计算点目标中心坐标，成像后根据目标中心坐标实时显示成像中心偏离光轴量，从而得到该光谱望远镜成像光轴与系统光轴的偏离情况，供装调人员判断调整方向和调整量；
同时将各个光谱望远镜的图像信号进行图像融合，作为望远系统融合精度及装调质量的最终判定依据；光轴调试结束后将以点阵靶对调试结果进行检查，检查内容为多光谱中心融合精度和视场四周不同区域的融合精度。
[0010]具体的，采用像元大小为5.2um的摄像机。
[0011]具体的，步骤2)中实时计算点目标像中心坐标值的算法采用灰度算法对点目标像分析解算，测量最小单位达到亚像元的0.3个像素精度；具体的每个像素对应张角为：其中b取值为摄像机像元；f取值为光电自准直仪焦距；ω取值为像元张角；最小单位为0.3个像素精度的亚像元的像元张角为：
[0012][0013]将能分辨的两物点对眼睛的张角ω
min
叫做眼睛的视角分辨率，用它来表征人眼的分辨能力，即人眼能分辨的极限张角为74“，采用光电自准直仪替代人眼进行观测，分辨率提高了60多倍。
[0014]具体的，步骤2)中装调人员判断调整方向和调整量方法为：根据实时显示成像中心偏离光轴量对各个光谱望远镜不断修正调整，通过调节其它光轴，使目标像中心靠近设置的参考位置，对调试结果进行记录，记录内容包含了各个光谱望远镜光轴调试情况及多光谱望远镜的融合精度情况，最后存档作为可追溯的量化值；最小偏差值可调至≤2
″
。
[0015]具体的，步骤2)中图像融合的方法为两种：当应用对象为某一光谱望远镜系统光轴为基准光轴进行调试时，则该光谱望远系统点目标像中心坐标值就为(0,0)，直观显示其他光谱望远系统光轴目标像中心距离参考位置偏差大小，采用绝对位置式的图像融合方法；当应用对象为某一光谱望远镜系统的机械轴为基准进行调试时，采用相对位置式的图像融合方法。
[0016]本专利技术用光电自准直仪替代传统纯光学的前置望远镜、摄像机代替人眼观察,应用图像算法,形成一套高效高精度的多光谱望远镜系统调试方法，分辨率比传统方法提高了60多倍，给光瞄探测系统设计提供了更广阔的设计空间。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的光电准直仪和PC机的连接关系示意图。
[0018]图2为本专利技术图像信号处理流程图。
[0019]其中，光源1；聚光镜2；分划板3；分束棱镜4；摄像机5；物镜6；PC机7。
具体实施方式
[0020]实施例1：在各个独立光谱望远镜的目镜后设置光电自准直仪；所述光电自准直仪由光源、聚光镜、分划板、分束棱镜和摄像机组成，摄像机实现采集各光谱望远镜的终端图像；摄像机与PC机用电缆连接，由PC机提供摄像机驱动及供电，摄像机将采集后的图像信号传输到PC机。PC机对图像信号进行处理，依据摄像机像元大小为基准，调试时以点阵靶作为目标源，使点阵靶目标只进入一个光谱望远镜成像，其余光谱光路遮挡，实时计算点目标像中心坐标，成像后根据点目标像中心坐标值实时显示成像中心偏离光轴量，从而得到该光
谱望远镜成像光轴与系统光轴的偏离情况，供装调人员判断调整方向和调整量；同时将各个光谱望远镜的图像信号进行图像融合，作为望远系统融合精度装调质量的最终判定依据；光轴调试结束后将以点阵靶对调试结果进行检查，检查内容为多光谱中心融合精度和视场四周不同区域的融合精度。具体操作步骤为：PC机获取光谱图像的视频数据，即每个像素的灰度值；在视频图像进行人工选择所需要处理的区域，避免受其他无效目标的干扰；在对选择区域中视频数据累计采集20帧数据进行平均处理，避免每个像素点的灰度值上下大幅波动造成的影响，达到过滤噪声的目的；计算区域内图像灰度值的平均值，经过分析试验选用灰度值平均值的30％作为阈值。找出选择区域内灰度值高于平均值阈值以上的目标坐标点，并返回坐标位置；对20帧视频数据进行傅里叶变换，实现从时域到频域的转换，获取高频信息分量信息；找出的点目标像中心坐标值，再进行傅里叶逆变换，返回点目标像中心坐标值，位置重复精度0.01像素；同一点阵靶目标在多个光普望远镜图像采用类似的处理方式，计算目标点在各自视频图像的位置坐标，通过位置偏差来评价多个光普望远镜光轴的偏差，最终评价图像融合的质量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光电自准直仪的多光谱望远镜系统调试方法，所述多光谱望远镜系统由若干独立光谱望远镜组成，特征在于该方法通过以下步骤实现：1）图像信号采集阶段：在各个独立光谱望远镜的目镜后设置光电自准直仪；所述光电自准直仪由光源、聚光镜、分划板、分束棱镜和摄像机组成，摄像机实现采集各光谱望远镜的终端图像；摄像机与PC机电性连接，由PC机提供摄像机驱动及供电，摄像机将采集后的图像信号传输到PC机；2）图像信号处理阶段：PC机对图像信号进行处理，依据摄像机像元大小为基准，调试时以点阵靶作为目标源，使点阵靶目标只进入一个光谱望远镜成像，其余光谱光路遮挡，实时计算点目标中心坐标，成像后根据目标中心坐标实时显示成像中心偏离光轴量，从而得到该光谱望远镜成像光轴与系统光轴的偏离情况，供装调人员判断调整方向和调整量；同时将各个光谱望远镜的图像信号进行图像融合，作为望远系统融合精度装调质量的最终判定依据；光轴调试结束后将以点阵靶对调试结果进行检查，检查内容为多光谱中心融合精度和视场四周不同区域的融合精度。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：段永进，王贵全，徐志文，施浩坤，张超，蒋旭珂，韩娟，张麟，张益，
申请(专利权)人：昆明北方红外技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：