[发明专利]基于测角法的长焦距激光三维成像仪畸变测试装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于测角法的长焦距激光三维成像仪畸变测试装置与方法。照明平行光管焦面星点，经平行光管准直，光线入射到激光三维成像仪光学系统后，聚焦到成像探测器上，形成星点影像，转动测高仪支撑转台，获取一系列星点坐标与转台角度的对应关系。测试装置采用高精度的光电自准直仪监视转台转动角度，大大提高了测角精度；建立畸变数学模型，编制专用软件处理质心位置和数据处理，排除转台抖动、气流等环境因素引入误差。本发明解决了传统畸变测试装置在长焦距激光三维成像仪畸变测试中数据不稳定，从而影响畸变测试精度的问题。

技术领域

本发明涉及长焦距激光三维成像仪的畸变测试装置与方法，属于空间仪器光学测量技术领域。

背景技术

激光三维成像仪是一种用于精确、快速获取地面及地面目标三维空间信息的主动式雷达探测技术系统，为全天时传感器，具有受地面背景、天空背景干扰小，并具有高定位精度和高灵敏度、激光脉冲不易受阴影和太阳角度影响等优点，从而大大提高了数据采集的质量。这些特点使它能满足高精度高频度快速环境侦察、军事目标监测尤其是隐蔽目标探测的应用要求。与其它遥感手段相结合，三维激光成像技术还可在灾害监测、环境监测、海岸观测、资源勘察、森林调查和测绘等领域的应用中发挥重要的主导或互补作用。如在测绘应用中，利用激光雷达发射的激光脉冲能穿透部分树林遮挡的特点，可直接获取真实地面的高精度三维地形信息，具有传统摄影测量技术手段无法取代的优越性。

国内外星载三维成像雷达的发展，对光学系统的成像质量提出了很高要求，要求其分辨率越高越好。根据瑞利衍射极限公式，要做到这一点就要求光学系统的口径和焦距都要增大。对相机的要求不但要保证成像质量，同时要保证相机内方位元素畸变参数及系统的稳定性。相机畸变作为相机的重要参数，其测试精度直接关系到相机获取图像后的图像处理精度和最终制图精度，因此畸变的测试逐渐成为各个相机均需测试的项目之一。

目前，对于激光三维成像仪的畸变测试方法由于高分辨率相机焦距较长，多采用基于精密测角理论的测试方法，精密测角法需要精确测量两个参数：角度测量和像高测量。由于待检相机口径体积大，在测试过程中，这两个参数会因为地基抖动、气流扰动严重影响着测试结果。如发明专利CN109959501A未提及相关部分的数据处理方法。

发明内容

本发明就现有大口径长焦距激光三维成像仪测试过程数据处理难以解决地基平台、气流扰动的影响问题，提供了一种长焦距激光三维成像仪畸变测试装置与方法。

本发明技术方案为：

基于测角法的长焦距激光三维成像仪畸变测试装置与方法，包括平行光管焦面靶标装置1、平行光管2、激光三维成像仪3、二维转台4、辅助平面镜5、光电自准直仪6、隔振平台7、数据处理系统8。

所述的测试装置中被均匀照明系统照亮的平行光管焦面靶标装置1经平行光管2准直后由激光三维成像仪3光学系统聚焦到成像探测器上，形成靶标影像，转动激光三维成像仪3下面支撑二维转台4，转台上放置有辅助平面镜5，转台外采用光电自准直仪6监测二维转台4转动角度，所有设备均放置于隔振平台7上；输入激光三维成像仪3靶标影像质心位置和光电自准直仪6监测角度，经过数据处理系统8计算获取激光三维成像仪3的畸变结果。

本发明所述的测试装置进行激光三维成像仪畸变测试的方法，具体步骤如下：

1)平行光管焦面靶标装置1采用星点，星点大小计算为激光三维成像仪3单个探测器成像像元尺寸的5倍。

2)采用光电自准直仪6监测二维转台4转动Wi角，平行光管焦面靶标装置1星点在激光三维成像仪3焦面探测器上相应移动Li距离，测试视场点i根据视场大小总数量N不少于50个。