[发明专利]一种柱透镜成像系统的校准装置

说明书

本申请公开了一种柱透镜成像系统的校准装置，涉及成像设备领域，为解决机械校准方法的校准精确度低的问题而发明。主要方法包括：辅助圆透镜的一侧安装线阵相机；标定板设置在辅助圆透镜的另一侧，确定并点亮第一测试点和第二测试点；工控机检测线阵相机是否接收到第一圆透镜像点和第二圆透镜像点；调整架，用于调整并固定标定板与辅助圆透镜的相对位置；将辅助圆透镜更换为柱透镜；点亮所有LED点目标；线阵相机标记像点坐标；工控机读取线阵相机图像，计算并显示第一坐标差和第二坐标差；工控机判断第一坐标差与第二坐标差是否相同；若否，则校准器以柱透镜中心轴为旋转轴旋转柱透镜；若是，则锁定柱透镜。本申请主要应用于校准柱透镜成像系统。

技术领域

本申请涉及成像设备领域，尤其涉及一种柱透镜成像系统的校准装置。

背景技术

柱透镜成像系统主要包括柱透镜和光电传感器。柱透镜成像系统应用于高速点目标跟踪、测量等领域。柱透镜成像系统的采样频率可以达到50kHZ以上，比圆透镜面阵相机系统的采样频率高，能够满足军事领域对点目标的高速跟踪要求。使用柱透镜成像系统可对铁路轨道参数进行高速精确测量，实时测得轨道超平、正矢等参数变化。

如图1所示，柱透镜成像系统主要组成部件包括柱透镜和光电传感器。柱透镜成像系统中，柱透镜的光轴方向记为Z轴，柱透镜曲率方向的垂向为主方向，记为Y轴。柱透镜成像系统中的光电传感器一般采用线阵CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或线阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体)传感器。光电传感器的传感元件排列方向记为X轴。Y轴方向与X轴方向的夹角为柱透镜主方向与线阵传感器的夹角。柱透镜和线阵传感器都有方向性，柱透镜主方向和线阵传感器方向的夹角对于测量计算有重要影响，需要对其垂直度进行精确的校准。

柱透镜成像系统，是一种非典型成像系统，其难点在于严格保证柱透镜主方向与线阵传感器方向垂直。在现有技术中，采用机械校准方法，以经纬仪对准柱透镜上角点和线阵传感器角点，逐渐调整柱透镜与线阵传感器的相对夹角，反复用经纬仪进行读数计算，达到两者垂直。由于柱透镜主方向不可见，并且柱透镜主方向与柱透镜角点并不完全一致，导致机械校准方法校准精度不高。并且调整过程需反复用经纬仪来回瞄准两个特征点并读数计算，校准过程较为困难繁琐。

发明内容

本申请提供了一种柱透镜成像系统的校准装置，以解决现有机械校准方法的校准精度低的问题。

本申请提供了一种柱透镜成像系统的校准装置，应用于包括线阵相机、柱透镜和成像的柱透镜成像系统，该装置包括：

辅助圆透镜的一侧安装所述线阵相机，所述辅助圆透镜的焦距与所述柱透镜的焦距相同；

标定板，与所述辅助圆透镜的光轴方向垂直，设置在所述辅助圆透镜的另一侧，并且与所述辅助圆透镜间隔为预置距离，所述标定板的LED点目标包括不共线的第一测试点、第二测试点和第三测试点，第三测试点到第二测试点的欧氏距离与第一测试点到第三测试点的欧氏距离相等，点亮所述第一测试点和第二测试点；

工控机，用于检测所述线阵相机是否接收到所述第一测试点的第一圆透镜像点和所述第二测试点的第二圆透镜像点；

调整架，用于调整所述标定板与所述辅助圆透镜的相对位置，如果所述线阵相机同时接收到所述第一像点和所述第二像点，固定所述标定板；

将所述辅助圆透镜更换为所述柱透镜；

点亮所述LED点目标中未点亮的第三测试点；

所述线阵相机，还用于标记所述LED点目标的像点坐标，所述像点坐标包括所述第一测试点的第一柱透镜像点坐标、所述第二测试点的第二柱透镜像点坐标和所述第三测试点的第三柱透镜像点坐标；