一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法技术方案

为解决传统采用大口径平行光管法进行光电瞄准系统多光轴一致性检测时，主观判度难度大、无法给出定量偏差的问题，本发明专利技术提供一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法，基于大口径平行光管校准技术，利用红外热像仪和电视观瞄具对圆孔靶标观测，实时获取全幅图像信息并对图像进行圆形及质心检测处理，得出圆孔靶标的质心坐标，计算质心坐标与光轴十字坐标的相对位置进而得出红外

【技术实现步骤摘要】
一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法


[0001]本专利技术涉及一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法。

技术介绍

[0002]机载光电瞄准系统是一种集瞄准、跟踪、测量、成像为一体的光电设备，可同时搭载不同类型光学传感器，对目标物体的几何、物理特性进行感知及识别，进而实现对目标物体的瞄准和跟踪。
[0003]一般光电瞄准系统为了适应全天候的观测，多会携带红外热像仪、电视观瞄具及激光测距机等不同类型的光学载荷，进而形成多传感器、多谱段及多光路融合的光电设备系统。光电瞄准系统多光轴平行度即光轴一致性为极其重要的一项指标参数，只有确保各传感器光轴一致性在一定范围之内，才能保证光电设备跟踪、瞄准及测距的一致性，保证输出目标各参数信息的准确性。
[0004]目前对光电瞄准系统多光轴一致性检测主要采用大口径平行光管法。大口径平行光管法是将不同传感器的光轴同时瞄准相同的无穷远靶板，靶板处于光轴的视场中心即与探测器十字重合可认为各光轴平行。该方法无法精确量化靶板与探测器十字的重合程度，一般都是靠人眼主观判读，存在估值误差，此外由于各传感器视场不同，观测相同靶板时，靶板成像大小不一，加之靶板自身形状误差，会加大光轴一致性主观判读的难度。

技术实现思路

[0005]为解决传统采用大口径平行光管法进行光电瞄准系统多光轴一致性检测时，主观判度难度大、无法给出定量偏差的技术问题，本专利技术提供一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0008]第一步：将光电瞄准系统中的激光测距机、电视观瞄具和红外热像仪安装在同一个光轴调试工装上，将光轴调试工装固定于二维数显转台上，使激光测距机、电视观瞄具和红外热像仪均进入平行光管的口径，并将它们与相应的检测仪相连；
[0009]第二步：获取红外热像仪的光轴与电视观瞄具的光轴之间的偏差
[0010]步骤1.利用红外热像仪和电视观瞄具观瞄红外
‑
电视圆孔靶板；
[0011]步骤2.利用红外热像仪和电视观瞄具的检测仪获取红外
‑
电视圆孔靶板的图像；
[0012]步骤3.获取红外圆斑中心与红外热像仪十字中心的偏差；
[0013]3.1获取红外圆斑中心坐标(X1，Y1)；
[0014]3.1.1读取红外热像仪的检测仪的输出图像，对读取的图像进行灰度处理，将全彩图转化为二值化灰度图；
[0015]3.1.2去除二值化灰度图中像素数小于设定值A的小目标区域，得到大区域靶标圆单元；
[0016]3.1.3对步骤3.1.2得到的大区域靶标圆单元进行缝隙填充且平滑边界，求出圆区域面积及质心，进行圆形度量值判定，标记靶标图形圆心，得到红外圆斑中心坐标(X1，Y1)；
[0017]3.2计算红外圆斑中心坐标(X1，Y1)与红外热像仪十字中心的偏差；
[0018]已知红外热像仪的探测器尺寸为2M1×
2N1，则红外热像仪的探测器十字中心坐标为(M1，N1)，红外热像仪的探测器单像素视场角度为θ1，则红外圆斑中心与红外热像仪探测器的十字中心的偏差为(X1θ1‑
M1θ1，Y1θ1‑
N1θ1)；
[0019]步骤4.获取电视圆斑中心与电视观瞄具十字中心的偏差；
[0020]4.1采用与步骤3.1相同的方法获取电视圆斑中心坐标(X2，Y2)；
[0021]4.2计算电视圆斑中心坐标(X2，Y2)与电视观瞄具十字中心的偏差
[0022]已知电视观瞄具的探测器尺寸为2M2×
2N2，则电视观瞄具的探测器十字中心坐标为(M2，N2)，电视观瞄具的探测器单像素视场角度为θ2，则电视圆斑中心与电视观瞄具的十字中心偏差为(X2θ2‑
M2θ2，Y2θ2‑
N2θ2)；
[0023]步骤5.计算红外热像仪的光轴与电视观瞄具的光轴之间的偏差；
[0024]基于步骤3.2和4.2的计算结果，可得红外热像仪光轴与电视观瞄具光轴的一致性偏差为((X1θ1‑
M1θ1‑
X2θ2+M2θ2)2+(Y1θ1‑
N1θ1‑
Y2θ2‑
+N2θ2)2)
1/2
；
[0025]第三步：获取红外热像仪的光轴与激光测距机的光轴之间的偏差
[0026]步骤1.利用红外热像仪和激光测距机观瞄红外
‑
激光靶板；
[0027]步骤2.利用红外热像仪的检测仪获取红外
‑
激光靶板的图像；
[0028]步骤3.获取激光发射光斑中心与红外热像仪十字中心的偏差
[0029]3.1采用与第二步中步骤3.1相同的方法获取激光发射光斑中心坐标(X3，Y3)；
[0030]3.2计算激光发射光斑中心坐标(X3，Y3)与红外热像仪十字中心的偏差；
[0031]已知红外热像仪的探测器尺寸为2M1×
2N1，则红外热像仪的探测器十字中心坐标为(M1，N1)，红外热像仪的探测器单像素视场角度为θ1，则激光发射光斑中心与红外热像仪十字中心的偏差为(X3θ1‑
M1θ1，Y3θ1‑
N1θ1)；
[0032]步骤4.计算红外热像仪的光轴与激光测距机的光轴之间的偏差；
[0033]基于第三步中步骤3.2的计算结果，可得红外热像仪的光轴与激光测距机的光轴的一致性偏差为((X3θ1‑
M1θ1)2+(Y3θ1‑
N1θ1)2)
1/2
；
[0034]上述第二步和第三步可互换顺序。
[0035]进一步地，第二步中步骤3涉及的图像处理采用MATLAB数据处理软件实现。
[0036]进一步地，第二步中步骤3.1.2中所述的设定值A为50。
[0037]进一步地，第二步中步骤1具体为：将大口径平行光管的靶板设置为红外
‑
电视圆孔靶板，给红外热像仪和电视观瞄具上电，通过红外热像仪和电视观瞄具的检测仪调焦至观测红外
‑
电视圆孔靶板清晰，调整二维数显转台的方位和俯仰角度，使得红外热像仪和电视观瞄具的十字中心均与红外
‑
电视圆孔靶板有重叠，然后将二维数显转台锁止。
[0038]进一步地，第三步中步骤1具体为：将大口径平行光管的靶板设置为红外
‑
激光靶板，给红外热像仪和激光测距机上电，在激光测距机前方架设衰减片，调整激光测距机使红外热像仪十字与激光发射光斑中心有重叠。
[0039]本专利技术的优点是：
[0040]本专利技术基于大口径平行光管校准技术，利用红外热像仪和电视观瞄具对圆孔靶标
观测，实时获取全幅图像信息并输出，对输出图像进行圆形及质心检测处理，得出圆孔靶标的质心坐标，计算质心坐标与光轴十字坐标的相对位置进而得出红外
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电瞄准系统多光轴一致性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：将光电瞄准系统中的激光测距机、电视观瞄具和红外热像仪安装在同一个光轴调试工装上，将光轴调试工装固定于二维数显转台上，使激光测距机、电视观瞄具和红外热像仪均进入平行光管的口径，并将它们与相应的检测仪相连；第二步：获取红外热像仪的光轴与电视观瞄具的光轴之间的偏差步骤1.利用红外热像仪和电视观瞄具观瞄红外
‑
电视圆孔靶板；步骤2.利用红外热像仪和电视观瞄具的检测仪获取红外
‑
电视圆孔靶板的图像；步骤3.获取红外圆斑中心与红外热像仪十字中心的偏差；3.1获取红外圆斑中心坐标(X1，Y1)；3.1.1读取红外热像仪的检测仪的输出图像，对读取的图像进行灰度处理，将全彩图转化为二值化灰度图；3.1.2去除二值化灰度图中像素数小于设定值A的小目标区域，得到大区域靶标圆单元；3.1.3对步骤3.1.2得到的大区域靶标圆单元进行缝隙填充且平滑边界，求出圆区域面积及质心，进行圆形度量值判定，标记靶标图形圆心，得到红外圆斑中心坐标(X1，Y1)；3.2计算红外圆斑中心坐标(X1，Y1)与红外热像仪十字中心的偏差；已知红外热像仪的探测器尺寸为2M1×
2N1，则红外热像仪的探测器十字中心坐标为(M1，N1)，红外热像仪的探测器单像素视场角度为θ1，则红外圆斑中心与红外热像仪探测器的十字中心的偏差为(X1θ1‑
M1θ1，Y1θ1‑
N1θ1)；步骤4.获取电视圆斑中心与电视观瞄具十字中心的偏差；4.1采用与步骤3.1相同的方法获取电视圆斑中心坐标(X2，Y2)；4.2计算电视圆斑中心坐标(X2，Y2)与电视观瞄具十字中心的偏差已知电视观瞄具的探测器尺寸为2M2×
2N2，则电视观瞄具的探测器十字中心坐标为(M2，N2)，电视观瞄具的探测器单像素视场角度为θ2，则电视圆斑中心与电视观瞄具的十字中心偏差为(X2θ2‑
M2θ2，Y2θ2‑
N2θ2)；步骤5.计算红外热像仪的光轴与电视观瞄具的光轴之间的偏差；基于步骤3.2和4.2的计算结果，可得红外热像仪光轴与电视观瞄具光轴的一致性偏差为((X1θ1‑
M1θ1‑
X2θ2+M2θ2)2+(Y1θ1‑
N1θ1‑
Y2θ2‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑成超，张孝南，赵建辉，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：