[实用新型]一种用于f-θ光学系统畸变的标定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学测试领域，涉及一种用于标定f-θ光学系统畸变的装置，尤其涉及一种用于f-θ结构形式的光学相机在与探测器对接前光学系统畸变的标定。

背景技术

f-θ光学系统俗称鱼眼镜头，其视场可达180度以上，其在摄影方面的特殊应用已是众所周知，然而，鱼眼镜头的用途远不止此。在天文、气象、电影、测量、管道检测、防火监视、医疗内窥检查乃至公安、边防等方面，它们也大有用武之地。在当今信息化时代，鱼眼镜头又在导航、定位、遥感、光通信、机器视觉、微小智能系统等领域得到成功应用；而在国防和军事上，它们更是占有重要而不可替代的地位，但鱼眼镜头的设计比常规系统困难得多，鱼眼相机一次可拍摄约180度视场范围的景物，同普通光学系统的相机相比，鱼眼照片包含了更多的信息。因此，鱼眼相机在视觉导航和近距离大视场物体识别与定位中有着广泛应用。但是，由于鱼眼镜头的特殊性导致鱼眼相机有着非常严重的图像变形，鱼眼镜头的成像平面不是平面，而是近似于球状的曲面，因此，鱼眼镜头成像不是理想的透视投影。高精度标定鱼眼镜头参数成为鱼眼视觉系统中关键技术之一，其参数中有一项最重要的就是光学系统的畸变。虽然畸变并不影响图像清晰度，但是光学系统有畸变却直接影响成像的几何位置精度，视场越大畸变越大。为了得到准确的几何位置图像，虽然光学系统在设计时对于不同视场的畸变尽可能进行校正，但是由于加工和装配必然会产生误差，导致最终成型的光学系统与设计结果存在较大偏差，这就要求需要对光学系统的畸变量进行精确测量，设法找出光学系统的实际畸变误差分布，必要时用数学的方法予以修正，以达到提高精度的目的。目前尚没有专门用于f-θ光学系统畸变标定的装置，偶见报道使用专门制作的靶标进行定性验证，此方法弊端较多：不同类型的f-θ光学系统需设计不同的靶标，无法实现通用性；即使同一个f-θ光学系统在不同物距条件下，靶标大小也不一样；靶标制作比较复杂；测量精度低，受到靶标制作和标定的影响，最终畸变标定精度在百分之一左右；靶标是平面图形，无法提供真实的曲面效果。

实用新型内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本实用新型提出了一种用于f-θ光学系统畸变的标定装置，可同时实现不同物距目标的提供。

本实用新型的技术解决方案是：一种f-θ光学系统的畸变测试装置，其特征在于：所述测试装置包括依次设置的转台、转台上的导轨、被标定的光学系统物方的目标发生器、被标定光学系统的像方的像分析器。

上述目标发生器包括依次设置在导轨上的光源、准直镜、滤光片、聚光镜、星孔板以及目标微缩镜，所述光源、准直镜、滤光片、聚光镜、星孔板以及目标微缩镜设置在同一光轴上。

上述像分析器包括成像物镜、探测器以及三维移动支架；所述成像物镜根据一定的成像关系与探测器连接，所述成像物镜和探测器设置在三维维移动支架上。

上述测试装置还包括计算单元，所述计算单元包括计算机，所述计算机包括控制转台、导轨、二维移动支架运动的自动控制单元以及计算畸变的计算处理单元。

上述像分析器和计算机设置在平台上，所述像分析器的前端设置用于固定f-θ光学系统的专用工装。

上述转台和导轨是手动形式或者电动控制。

上述目标发生器外部设置黑箱，所述黑箱是进行发黑处理的金属箱体或者黑布罩。

本实用新型的优点是：

1）可同时实现不同物距目标的提供；

2）通过转台带动目标模拟器转动，可以实现具有曲面效果目标的提供；

3）目标模拟器中设计有位置安插光学滤光片和减光板，可以调节目标的发射光谱和信号强弱以满足不同光学系统的标定需要；

4）使用该装置可以实现不同物距、不同工作谱段光学系统的标定，具有通用性，工作效率高；

5）测量精度高，相对畸变标定精度可以达到万分之一。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

本实用新型是一种f-θ光学系统的畸变测试装置，包括转台1、长导轨2、由光源4、准直镜5、滤光片6、聚光镜7、星孔板8、目标微缩镜9组成的目标发生器、专用工装11、由成像物镜12、探测器13、三维移动支架14组成的像分析器、计算机15、平台16组成，计算机15包括自动控制软件、计算处理软件；目标发生器设置在被标定的光学系统物方，像分析器设置在被标定光学系统的像方，运动部件与计算机相连，由自动控制软件控制其运动。