紅外相機(jī)光軸標(biāo)定研究

陳繼剛 祝卿 俞芳 包曉峰 余華昌 張榮福

摘要： 隨著紅外技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外成像定位系統(tǒng)在現(xiàn)代工程測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。大部分測(cè)量系統(tǒng)一般都會(huì)選取紅外相機(jī)的光軸作為系統(tǒng)的參照基準(zhǔn)，因此紅外相機(jī)的光軸標(biāo)定的準(zhǔn)確性將直接決定整套測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度等級(jí)。激光跟蹤儀是空間尺寸測(cè)量的一種常用儀器，它可以建立笛卡爾三維坐標(biāo)系將空間任意點(diǎn)以坐標(biāo)點(diǎn)形式表示出來(lái)，通過(guò)坐標(biāo)點(diǎn)確定系統(tǒng)中點(diǎn)、線、面之間的幾何位置關(guān)系。利用三靶球位置坐標(biāo)原理將紅外相機(jī)的光軸等虛擬參數(shù)以空間坐標(biāo)點(diǎn)的方式標(biāo)示出來(lái)，為后續(xù)試驗(yàn)人員的校準(zhǔn)定位工作提供一定的技術(shù)依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞：

紅外相機(jī)； 激光跟蹤儀； 光軸

中圖分類號(hào)： TH 741文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2017.01.008

Study on calibration method of infrared camera optical axis

CHEN Jigang1，2， ZHU Qin2， YU Fang2， BAO Xiaofeng2， YU Huachang2， ZHANG Rongfu1

（1.School of OpticalElectrical and Compute Engineering， University

of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China；

2.Shanghai Precision Metrology & Test Research Institute， Shanghai 201108， China）

Abstract：

With the development of infrared technology，the application of infrared imaging system in modern engineering measurement is more and more widely.Most of the measuring system generally choose the infrared camera optical axis as the reference system.So the accuracy of the optical axis and the image center of the infrared imaging system will directly determine the accuracy of the measurement system.Laser tracker is a kind of space size measurement instruments，which can mark any coordinate point by establishing 3d coordinate system and then use coordinate point to determine the position relations of point line，surface.A calibration method of infrared imaging system based on laser tracker auxiliary can obtain virtual axis camera 3d coordinate quickly and accurately to convenience for the operators.

Keywords：

infrared camera； laser tracker； optical axis

引言

圖像檢測(cè)因其非接觸、并行、高效、適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)，使其在現(xiàn)代工程測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣。隨著CCD應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，其結(jié)構(gòu)性能也不斷變化以適應(yīng)不斷發(fā)展的使用要求。目前已出現(xiàn)了多種CCD結(jié)構(gòu)類型，從紫外到超長(zhǎng)波紅外不同波段的探測(cè)器，紅外CCD也隨之進(jìn)入人們的視線[12]。由于攝像機(jī)鏡頭均有畸變等像差，測(cè)量時(shí)均需標(biāo)定以減弱這些像差的影響[35]。在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展尤為迅速，其中利用紅外導(dǎo)引頭的近距離跟蹤系統(tǒng)是其典型應(yīng)用。由于紅外CCD被密封在隔熱的真空體內(nèi)，無(wú)法直接測(cè)量其準(zhǔn)確位置，因此，本文利用激光跟蹤儀，提出一種紅外CCD相機(jī)光軸標(biāo)定方法，即通過(guò)標(biāo)定獲得封裝后的紅外相機(jī)的像心及其光軸坐標(biāo)值。

3結(jié)論

通過(guò)上述標(biāo)定，無(wú)論將紅外CCD相機(jī)置于何處，只要其相機(jī)的3個(gè)靶球互相位置不發(fā)生改變，通過(guò)各點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化即可得到像心和光軸坐標(biāo)值。利用這種光軸標(biāo)定方法，即可得到其相機(jī)在空間系統(tǒng)上的具體位置，以便測(cè)量應(yīng)用。

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（編輯：張磊）