[發明專利]一種基于衍射光學元件的相機標定裝置

在審

• 申請號: 201710940235.2
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107833254A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 屠志鵬;賈益;李文濤
• 申請（專利權）人: 中國長光衛星技術有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司22214
• 代理人: 于曉慶

技術領域

本發明涉及攝影測量學領域，特別涉及一種基于衍射光學元件的相機標定裝置。

背景技術

現有的常用的相機標定方法有精密測角法和實驗場標定。精密測角法是人們在實驗室內對航測相機的內方位元素進行幾何標定時經常采用的一種方法。圖1為精密測角法的裝置圖，精密測角法的標定原理是轉動待測相機1對經過平行光管2的星點進行成像。精密轉臺5、平行光管2和星點板3沿同一水平中心線依次放置在光學平臺4上，待測相機1置于精密轉臺5上并對準平行光管2，在平行光管2焦面處放置星點板3，利用經緯儀6對平行光管2進行調平，精密轉臺5水平旋轉使待測相機1對平行光管2進行掃描，并調節相機支架對待測相機1進行調節，使待測相機1從視場一端掃描到另一端的過程中，星點板3的星點始終成像在待測相機1靶面的水平中心線上，此時即可達到標定狀態，計算機7記錄星點板3的坐標、待測相機1的轉角等成像信息，如每隔一定角度進行一次星點的坐標值及轉臺轉動的角度值的記錄，經計算機7處理后可標定出內方位元素和系統的畸變模型。

該方法的標定精度較高，但數據量較大，對實驗環境要求苛刻，需要平行光管2、高精度精密轉臺5等大型設備。其精度主要受精密轉臺5的精度和像坐標獲取精度的影響，同時跟采樣點的數量和分布情況也有關系，不同的實驗環境條件可能會導致不同的標定精度，無法精確標定隨環境變化的畸變。

實驗場標定的原理是在實驗室內或外場中布置經過精密測量的三維控制點，然后用待測相機1對控制場中經過精密測定的控制點進行成像。以物方控制點的坐標作為真值，以像點坐標作為觀測值，根據中心投影的構像方程對待標定參數元素進行求解。該方法可以適用于任意的相機模型且標定精度高，但是布置控制場需較大空間，按精度要求布設足夠多已知空間坐標的控制點。

傳統的相機標定方法需要大型、昂貴的儀器設備或布置大型的室內、室外檢校場，均存在占用空間大、成本高的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種基于衍射光學元件的相機標定裝置，該發明利用衍射光學元件(DOE)進行標定，將衍射形成的星點像代替大型控制場中的控制點，節約了空間和成本，處理的基礎算法仍可沿用經典的RAC定標法，可以保證標定精度。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種基于衍射光學元件的相機標定裝置，包括：激光器、空間濾波器、準直鏡和雙交叉的一維DOE；所述激光器出射的光束依次垂直入射到空間濾波器、準直鏡和雙交叉的一維DOE；

所述激光器出射的光束依次經空間濾波器濾波、準直鏡準直和雙交叉的一維DOE衍射得到衍射星點網絡，待測相機采集衍射星點網絡。

進一步的，所述激光器、空間濾波器、準直鏡和雙交叉的一維DOE沿同一軸線設置。

進一步的，還包括設置在所述準直鏡下方、用于調節準直鏡角度的角度位移臺。

進一步的，所述雙交叉的一維DOE采用兩塊達曼光柵。

進一步的，所述空間濾波器采用三軸空間濾波平臺。

進一步的，所述三軸空間濾波平臺包括20倍顯微物鏡與直徑為25μm的高能量針孔。

進一步的，入射到所述雙交叉的一維DOE的光斑大小能夠覆蓋所述雙交叉的一維DOE。

進一步的，所述雙交叉的一維DOE的尺寸不小于所述待測相機的口徑。

進一步的，所述衍射星點的最大衍射角不小于所述待測相機的視場角。

本發明的有益效果是：本發明基于DOE搭建一套光學平臺，使用準直鏡模擬無窮遠成像以符合航測相機的使用條件；使用雙交叉的一維DOE得到N×N個星點組成的衍射星點網絡，衍射星點網絡的作用等同于星點板和三維控制點，對待測相機的主點和主距等內方位元素進行精確標定，將像點校正至正確的成像位置；同時不限制處理的算法即可以保證標定精度。與精密測角法相比，不需要大型的儀器設備；與實驗場標定相比，不需要大型的實驗場；保證標定精度的同時，節約了空間和成本。

附圖說明

圖1精密測角法的裝置圖。

圖2本發明一種基于衍射光學元件的相機標定裝置的裝置圖。

其中，1、待測相機，2、平行光管，3、星點板，4、光學平臺，5、精密轉臺，6、經緯儀，7、計算機，8、激光器，9、空間濾波器，10、準直鏡，11、雙交叉的一維DOE，12、角度位移臺。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。