[發明專利]遠紫外成像儀光學系統坐標系標定方法

有效

• 申請號: 201611213510.2
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106885555B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 何飛;陳波;宋克非;郭權鋒;何玲平;孫亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C1/02
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王瑩

遠紫外成像儀光學系統坐標系標定方法，屬于空間監測技術領域。解決了現有技術中遠紫外成像儀裝調過程無法準確確定儀器光學系統坐標方向，給后續圖像處理和數據反演帶來了困難的技術問題。本發明的標定方法，先通過在遠紫外成像儀鏡頭上安裝立方鏡作為光學傳遞基準，然后根據坐標系正交關系，只需要確定立方鏡的任意兩個坐標軸在遠紫外成像儀光學系統中的投影關系，即可通過右手定則確定第三個坐標軸，從而建立光學系統坐標系與立方鏡基礎坐標系的轉換矩陣，進而通過立方鏡基礎坐標系的轉換矩陣標定光學系統坐標系。該標定方法標定精度高，簡單易行，為遠紫外成像儀數據的后續處理建立圖像像點坐標與空間坐標的嚴密幾何關系。

技術領域

本發明屬于空間監測技術領域，具體涉及一種遠紫外成像儀光學系統坐標系標定方法，尤其適用于大視場遠紫外成像儀的光學系統坐標系的標定。

背景技術

極光主要是由太陽風和地球磁層中的高能帶電粒子沿地球磁場線注入高緯度地區，將高層大氣分子或原子電離激發產生的發光現象，極光產生于地球的高磁緯地區上空即地球的南北兩極區域，一般為大于磁緯60°的區域。極光卵的形狀和位置對于解釋地球空間環境活動狀態具有非常重要的意義。

在觀測極光卵的形狀和位置時，可以采用遠紫外成像儀，尤其是大視場遠紫外成像儀。儀器在830km高度的極軌太陽同步軌道上對地球南北兩極極光進行沿軌掃描觀測時，單個鏡頭的瞬時視場角達到68°×10°(其中10°為沿軌道方向，68°為跨軌道方向)。但該儀器工作在140nm-180nm的遠紫外波段，對其他波段輻射無響應，而現有技術中沒有遠紫外波段的干涉儀和經緯儀，裝調過程無法準確確定儀器光學系統坐標方向，給后續圖像處理和數據反演帶來了困難。

發明內容

本發明為解決現有技術中遠紫外成像儀裝調過程無法準確確定儀器光學系統坐標方向，給后續圖像處理和數據反演帶來了困難的技術問題，提供一種遠紫外成像儀光學系統坐標系標定方法。

遠紫外成像儀光學系統坐標系標定方法，其特征在于，步驟如下：

步驟一、使用經緯儀調整平行光管出射光束與立方鏡O₁Z₁軸平行，調整好以后，通過遠紫外成像儀對平行光管成像，在像面獲得像點P₁；

步驟二、利用遠紫外成像儀主距f和像元尺寸Δ計算像點P₁在光學系統坐標系中的方向矢量該方向矢量即O₁Z₁軸在光學系統坐標系中的單位向量

過程為：提取出P₁的坐標[p_1x，p_1y]，則方向矢量在光學系統坐標系O₂-X₂Y₂Z₂中的表示為其中[p_1x,p_1y]為像點P₁在探測器像面的坐標，[x_c,y_c]為探測器像面中心坐標；

步驟三、調整平行光管出射光束，使平行光管出射光束在立方鏡基礎坐標系的X₁Z₁面或Y₁Z₁面內轉動，且平行光管出射光束指向與立方鏡O₁Z₁軸存在一定夾角，調整好以后，通過遠紫外成像儀對平行光管成像，在像面獲得像點P₂；

步驟四、利用遠紫外成像儀主距f和像元尺寸Δ計算像點P₂在光學系統坐標系中的方向矢量