一种多传感器光电经纬仪光轴平行差标定方法技术

本发明专利技术提供了一种多传感器光电经纬仪光轴平行差标定方法，能够准确测量出光电经纬仪异源传感器光轴平行差数值。本发明专利技术通过设计红外和可见光传感器的外场专用检测设备，并提出了两种图像的标志点定位方法，实现了光电经纬仪异源传感器光轴平行差标定，对确保光电经纬仪测量精度有较大的意义。仪测量精度有较大的意义。仪测量精度有较大的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种多传感器光电经纬仪光轴平行差标定方法


[0001]本专利技术属于光学测量与图像处理领域，具体涉及多传感器光电经纬仪光轴平行差标定方法。

技术介绍

[0002]光电经纬仪是一种光学测量设备，在测量空中高速飞行小目标时，由于目标飞行距离较远，一般采用同时具有红外和可见光两种传感器的光电经纬仪，当被测目标较近时，一般采用可见光传感器，当距离较远时，一般采用红外传感器，为了保证各个传感器的镜头的进光量，一般采用独立的光路，即红外和可见光分别具有各自的光路，这样，在实际光学器件安装过程中，两个光路不可能完全平行，而这个平相差是在装校车间，采用专用的标定设备进行标定好的，目前标准标定方法均需转业光建架，在装校实验室内完成，但是，靶场光电经纬仪在公路运输和外场安装过程中，不可避免的产生振动，异源传感器的光轴平行差必然产生改变，而光电经纬仪为精密测角设备，不允许任何误差，因此，现有技术存在对外场工作环境要求极为苛刻，且无法完全消除平行度误差的缺点。由于外场运输、和安装，以及试验环境的气候改变，光电经纬仪的刚体结构不可能保证完全不变，而外场条件的限制，不可能安置专业光检架，因此，此误差很难避免。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种多传感器光电经纬仪光轴平行差标定方法，能够准确测量出光电经纬仪异源传感器光轴平行差数值。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种多传感器光电经纬仪光轴不平行度标定方法，包括以下步骤：在光电经纬仪前方间隔设置可见光检测标志和红外检测标志，标志正向面对光电经纬仪，标志图案中心大地高度与光电经纬仪三轴中心高度相同，两标志与光电经纬仪三轴中心成一定角度；
[0006]对光电经纬仪所采集的可见光检测标志图像进行二值化处理，然后，对二值化的图像进行H ought变换处理取得标志中心位置，采用求取标志中两直线交点和标志圆的圆心两种方法求取标志中心，然后，取两种方法结果的均值作为标志中心位置的最后值；
[0007]对于红外检测标志，对光电经纬仪所采集的红外检测标志图像进行二值化处理，对二值化图像的目标区域的取灰度重心，作为红外源中心；
[0008]对红外和可见光中心进行判读，分别得到这两个传感器的综合角度值，
[0009]拍摄时将可见光检测标志中心对准可见光传感器图像中心，对红外和可见光检测标志中心进行判读处理，其判读值减去实际两光轴夹角即为光轴平行差。
[0010]其中，可见光检测标志为外边缘为黑色圆周，圆周以角度划分为四等份，四等份中两黑两白，黑白相间；红外检测标志为标准卤素灯，灯面正对光电经纬仪。
[0011]其中，求取标志圆的圆心具体实现方式如下：
[0012]建立图像空间的圆方程：(x
‑
a)2+(y
‑
b)2＝r2，其中(a，b)为圆心，r为半径，(x，y)是
圆周上的点；图像空间中任一边缘点(x
i
，y
i
)，经过H ough变换后对应参数空间(a，b，r)上的一个圆锥面；图像空间中同一个圆上所有的点所对应的参数空间的圆锥面交于一点(a0，b0，c0)，该点正好对应于圆的圆心(a0，b0)和半径r0，将上式转化为参数方程如下：
[0013][0014]其中θ∈[0，2π)，r∈[R
min
，R
max
]；对参数空间进行量化，得到一个3维的累加器阵列A(a，b，r)，阵列中的每一个立方体小格对应(a，b，r)的参数离散值；
[0015]检测图像中的圆形时，先计算图像每点的梯度信息，然后根据适当阈值求出边缘点，再将参数θ，r分别以各自的量化间隔为步长在其取值范围内遍历，计算出与边缘上的每一像素点距离为r的所有点(a，b)，同时将对应(a，b，r)立方小格的累加器A(a，b，r)加1；对全部边缘点变换完成后，累加器A(a，b，r)的局部峰值小格便对应着图像空间中的圆参数，累加器最大值对应的圆的圆心即为标志中心的位置。
[0016]其中，求取标志中两直线交点具体实现方式如下：
[0017]在笛卡尔坐标下建立极坐标式ρ＝x cosα+y sinα，图像空间的每个像素坐标p(x，y)已知，且ρ和α是需要寻找的变量，对于每个像素坐标，通过循环角度α得到一系列(ρ，α)值，如果像素点在同一条直线上，则在参数空间对应的(ρ，α)值集中在一点上，最后通过搜索峰值找到累加数组中最大的两组数值，即为可见光检测标志的两线交点，即标志中心位置。
[0018]其中，对二值化目标区域取灰度中心，作为红外源中心的处理方法如下：在边长为n个像素的正方形区域内统计像素的灰度重心，公式为n个像素的正方形区域内统计像素的灰度重心，公式为其中，x
i
或y
i
为横轴或纵轴的重心坐标，i或j为横轴或纵轴的重心坐标，其得到的(x，y)坐标即为标志中心位置。
[0019]其中，光电经纬仪测角按以下公式进行计算：A＝a+x
×
d
x
，E＝e+y
×
d
y
；其中，A为方位角综合角度值，E为俯仰角综合角度值，a为光电经纬仪编码器方位角，e为光电经纬仪编码器俯仰角，x，y为图像中目标的偏移图像中心的像素数，d
x
，d
y
为传感器的量纲值。
[0020]其中，光轴平行差如下式：
[0021][0022]其中，θ为红外与可见光传感器的夹角，为所求平行差。
[0023]其中，每个可见光检测标志和红外检测标志均拍摄30帧以上的图像，且每帧图像采集时间间隔大于0.5秒，对每帧图像进行判读，取判读结果均值为最后结果。
[0024]有益效果
[0025]1、本专利技术通过设计红外和可见光传感器的外场专用检测设备，并提出了两种图像的标志点定位方法，实现了光电经纬仪异源传感器光轴平行差标定，对确保光电经纬仪测量精度有较大的意义。
[0026]2、本专利技术能够于试验前在外场环境下随时对异源传感器进行平行差标定，方案简单、实现容易、标定精度高，对确保光电经纬仪测量精度有较大的意义。
[0027]3、本专利技术可见光检测标志外边缘为黑色圆周，圆周以角度划分为四等份，四等份中两黑两白，黑白相间，标志中心点与光电经纬仪三轴中心大地高度一致，标志中心定位较
为精确。
[0028]4、为消除大气扰动的影响，本专利技术中每个可见光检测标志和红外检测标志均拍摄30帧以上的图像，且每帧图像采集时间间隔大于0.5秒，对每帧图像进行判读，取判读结果均值为最后结果。
附图说明
[0029]图1为本专利技术测量方法原理示意图。
[0030]图2为本专利技术实施例的具体测量示意图
具体实施方式
[0031]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0032]本专利技术提供了一种多传感器光电经纬仪光轴平行差标定方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多传感器光电经纬仪光轴不平行度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：在光电经纬仪前方间隔设置可见光检测标志和红外检测标志，标志正向面对光电经纬仪，标志图案中心大地高度与光电经纬仪三轴中心高度相同，两标志与光电经纬仪三轴中心成一定角度；对光电经纬仪所采集的可见光检测标志图像进行二值化处理，然后，对二值化的图像进行Hought变换处理取得标志中心位置，采用求取标志中两直线交点和标志圆的圆心两种方法求取标志中心，然后，取两种方法结果的均值作为标志中心位置的最后值；对于红外检测标志，对光电经纬仪所采集的红外检测标志图像进行二值化处理，对二值化图像的目标区域的取灰度重心，作为红外源中心；对红外和可见光中心进行判读，分别得到这两个传感器的综合角度值，拍摄时将可见光检测标志中心对准可见光传感器图像中心，对红外和可见光检测标志中心进行判读处理，其判读值减去实际两光轴夹角即为光轴平行差。2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，可见光检测标志为外边缘为黑色圆周，圆周以角度划分为四等份，四等份中两黑两白，黑白相间；红外检测标志为标准卤素灯，灯面正对光电经纬仪。3.如权利要求2所述的标定方法，其特征在于，求取标志圆的圆心具体实现方式如下：建立图像空间的圆方程：(x
‑
a)2+(y
‑
b)2＝r2，其中(a,b)为圆心，r为半径，(x,y)是圆周上的点；图像空间中任一边缘点(x
i
,y
i
)，经过Hough变换后对应参数空间(a,b,r)上的一个圆锥面；图像空间中同一个圆上所有的点所对应的参数空间的圆锥面交于一点(a0,b0,c0)，该点正好对应于圆的圆心(a0,b0)和半径r0，将上式转化为参数方程如下：其中θ∈[0,2π)，r∈[R
min
,R
max
]；对参数空间进行量化，得到一个3维的累加器阵列A(a,b,r)，阵列中的每一个立方体小格对应(a,b,r)的参数离散值；检测图像中的圆形时，先计算图像每点的梯度信息，然后根据适当阈值求出边缘点，再将参数θ，r分别以各自...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩先平，周慧，周立锋，李晓冰，薛中伟，赵满庆，骆卉子，李欣，仇荣超，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二九四一部队，
类型：发明
国别省市：