[發明專利]一種基于大視場角平行光管的鏡頭畸變測量方法

在審

• 申請號: 201410077968.4
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103994875A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 周盛民;朱漢民
• 申請（專利權）人: 浙江悍馬光電設備有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;金磊

技術領域

本發明涉及一種鏡頭參數檢測技術，尤其是涉及一種基于大視場角平行光管的鏡頭畸變測量方法。

背景技術

平行光管（collimator）是指用來獲取來自無限遠的平行光束的光學系統。

鏡頭是指用來完成對景物成像的光學系統。

畸變（distortion）是光學成像系統主光線的像差，主光線是指光束的中心線，像差是指光學成像系統實際像與理想像之間的差異。畸變是由于成像系統焦平面上不同區域對影像的放大率不同而形成的畫面扭曲變形現象，畸變的存在會影響景物成像的質量，對鏡頭畸變的校準首先需要對鏡頭的畸變進行測量。

目前國內外用來測評光學系統成像畸變的設備大致可分為兩類：精密測長法和精密測角法。精密測長法是指，將網格板放置在被測光學系統的前面,使被測光學系統的光軸垂直網格板并通過其中心，記錄網格在像平面上的圖案，用精密的測量儀測量出各不同視場角位置上的目標像到中心的距離。例如在專利US5812260、US5471297、JP1123726中描述的裝置。

精密測角法是指，測量時將標定過的網格板精確地安置在鏡頭焦面上,?并且使其刻劃中心與光軸重合，轉動精密轉臺使其上的網格板各刻線到測量位置,?在網格板的像方共軛位置使用CCD相機觀測,?測量網格板上不同刻線的實際像對應的角度。例如專利CN202522395中描述的裝置。

精密測長法適用于近景攝影系統，網格板的制作成本高，對于大視場角的光學系統需要一個巨大的網格板。對于遠景攝影系統，如航空相機的畸變測試，更要求相機從高空拍攝地面的定點坐標來測量，測試程序復雜，操作不便，且試驗占用場地大，受人為干擾因素多，地面大量靶標布設和維護不易，結果容易受飛行穩定性、天氣等影響。精密測角法要求一個精密角控制的轉動平臺，其測量精度不高并且測試設備不宜攜帶。

發明內容

本發明是提供一種基于大視場角平行光管的鏡頭畸變測量方法，其主要是解決現有技術所存在的遠景攝影系統畸變測量程序復雜，操作難度大，精度低等的技術問題。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

本發明的一種基于大視場角平行光管的鏡頭畸變測量方法，包括：通過將分劃板置于大視場角平行光管的物方焦平面上，實現了一個位于無窮遠處的分劃板的虛像，該虛像經過被測鏡頭后，在被測鏡頭的焦平面上成一個分劃板實像，利用數字圖像處理軟件根據分劃板上各個網格點實際像點位置和理想像點的位置偏差，得到對應各個視場角的鏡頭畸變量。

本發明采用的裝置由分劃板、大視場角平行光管、成像元件、模數轉換器和數字圖像處理軟件組成。

作為優選，所述的分劃板置于大視場角平行光管的物方焦平面上，分劃板上的網格點在像方獲得對應的平行光線，在像方實現了一個位于無窮遠處的分劃板的虛像。

作為優選，所述的分劃板虛像上對各個網格點代表的相對視場角（相對于畸變中心點的水平角和豎直角）進行標識記錄。

作為優選，所述的數字圖像處理軟件的處理步驟包括：根據各個網格點的水平角和豎直角計算網格點通過被測系統后的理想像點位置，通過對采集的分劃板的實像進行圖像識別，獲得各個網格點的實際像點的位置，并計算實際像點和理想像點的位置偏差，即對應各個視場角的鏡頭畸變量。

因此，本發明具有系統體積小，攜帶方便，成本低，計算速度快，計算結果可信度高，測試簡單，解決了大視場遠景拍攝系統的光學畸變測量問題，克服了傳統測試方式中網格板制作難度大、測量精度不高的問題，克服航空相機測量只能飛行測試的問題等特點。

附圖說明

附圖1是本發明的原理框圖；

附圖2是本發明中分劃板圖；

附圖3是分劃板經過大視場角平行光管后的虛像圖；

附圖4是平行光線經過被測鏡頭后在其焦平面上成的實像圖；

附圖5平行光線經過被測鏡頭后在其焦平面上成的理想像圖；

附圖6是本發明的軟件處理流程圖。

圖中零部件、部位及編號：分劃板1、大視場角平行光管2、成像元件4、模數轉換器6、數字圖像處理軟件7。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本例的一種基于大視場角平行光管的鏡頭畸變測量方法，其使用的裝置由分劃板1、大視場角平行光管2、成像元件4、模數轉換器6和數字圖像處理軟件7組成；其步驟為：?