（1 中山市格持智能装备有限公司，2 中山凯尔特机械设计有限公司）
[摘 要]本文主要围绕着光电的经纬仪器短焦、机械设备组装所引入较大畸变、大视场下红外图像的光学等各种情况，运用光电的经纬仪相应硬件系统，综合设计自动化打点控制、采集图像系统程序，采用分区修正的靶面畸变计算方法，经此次试验研究表明了经分区之后，采用最小的二乘法条件下迭代模型基础系数，应用于后期精度计算分析，全视场的测角精度得以明显提升，原有人工式打模型的点时间大致为3.5h，而采用伺服自动化控制的打模型点法之后，20min之内便可完成操作，实际应用价值较为突出。
[关键词]光电；经纬仪；红外图像；自动化；分区；畸变校正；
前言：
光学系统畸变，保护着焦平面的变形、偏心畸变、径向畸变等。径向畸变，属于重要处理部分。现阶段，国内多数畸变校正法均是以处理整幅图像为主，多项拟合、校正样板、畸变模型等属于常用处理方式。本文主要是以光电的经纬仪为主，它自身极具特殊性，仅关注于目标的成像点测角指向的精度。大视场与短焦距光电的经纬仪，其测角指向的精度指标处于25s范围。以10.97*8.784视场、640*512相机的分辨率、24цm像元尺寸、80mm焦距等，要求经修正处理之后脱靶位置的偏差处于0.3个像素范围。仅借助光学法将硬件光学的系统畸变降低之后，靶面边缘位置畸变像素还有3个，并不能够满足于现实的研制标准。现阶段，国内光电的经纬仪静态测角的精度检验法，通常采用高精度莱卡，把固定位置的65°平行光管所标定出结果当成检测的真值。在基础理论层面，星点目标成像处于像面当中任何位置上，脱靶量合成之后，目标测量的角度值需确保与靶标实际检测的真值具有一致性。那么，为了能够更好地借助光电的经纬仪针对红外图像实施自动化分区畸变的校正操作。本文主要针对光电的经纬仪对红外图像实施自动化分区畸变的校正进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。
1、硬件系统
检测精度设备包括：光电的经纬仪、莱卡、0°与65°的平行光管、电控柜。0°与65°的平行光管，处于水平方向的夹角大致为90°。光电的经纬仪内部构成包括：光纤的通信系统、计算机主控系统、红外相机、时统、编码器、导电环、伺服系统、轴系结构；电控柜能够对平行光管内星点目标亮度予以控制；计算机主控系统，处于时统终端的同步信号有效控制状态中，逐渐向着伺服系统输送引导的数据信息，确保经纬仪能够指向于预置的位置，控制该编码器数据采集的时间点及红外相机的图像曝光中心的时间点，确保二者能够处于对齐状态，该编码器的AE角及图像数据均经光纤的通信系统逐渐回传至计算机主控系统。
2、分区计算分析方法
2.1 合成脱靶量
光电的经纬仪内部编码器所给出角度参数值在属于光学系统当中主光轴主要指向，基本上是视场的十字中心所在目标指向，若目标偏离于现场的十字中心，则目标处于图像当中x与y坐标即为脱靶量。实际目标角度用脱靶量的合成列式即为：Δa=arctan(χ/?cosλ0-ysinλ0）、a=a0+Δa、λ=arctan{（?sinλ0+ycosλ0）?cosλ0-ysinλ0}。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在以上列式当中，x与y表示目标的脱靶量，?表示成像系统的焦距，λ表示目标相对的经纬仪高低角，λ0表示高低的编码器E，a0表示方位的编码器A。
2.2 分区处理操作
理论的像点及实际像点所对应关系如以下列式：x=k1x+k2y+k3、y=k4x+k5y+k6。在该列式当中，xp、yp表示理论的像点，x、y表示实际的像点；k4-k6属于y方向修正的系数；k1-k3属于x方向脱靶量的修正系数。相机靶面的分辨率设定为640*512，靶面分为7*5若干区域，各个区域需确保数据的采集点超过8个。所有分区数据的采集点均有最小的方差，开展最小的二乘法来计算分析所有分区6个修正的系数。那么，结合x=k1x+k2y+k3、y=k4x+k5y+k6该列式，经列式转换处理之后，便可将x方与y方向修正的系数全部计算出来。在获取所有分区修正的系数之后，针对验证点也可结合x=k1x+k2y+k3、y=k4x+k5y+k6该列式当中，代入至所有分区修正的系数，实施脱靶量的修正计算分析。
2.3 验证分区计算分析法
此次试验分析当中，拍摄水平的0°光管，可采集到19*17个数据基础模型的样本点。通过分区计算分析可获取所有分区修正的系数，拍摄65°光管，采集到5*3个的验证点。借助水平光管将靶面畸变的修正系数计算出来，修正其高角点的脱靶量值，获取所有高角的验证点测角值，并将所有验证点均方的差值计算出来。
3、伺服自动化控制引导
伺服系统，它主要由编码器、力矩电机、控制器、功率的放大器所构成。进行数字化引导跟踪期间，计算机主控制系统把目标位置及速度的信息全部输送至伺服的控制器内，速度信息属于前馈，逐渐引至速度的回路，构成复合性控制。伺服的控制器依据控制计算法及结构实施计算分析，促使PWM的控制信号形成，输送至电机。经控制方位及俯仰的力矩电机运行，以跟踪测量目标，主要是由俯仰与方位两套独立位置随动的系统所构成，以双闭环式控制结构为主要的控制方式，其内环属于速度环，而外环则属于位置环。针对水平光管模型点，有着较大的数据量，如果要逐个位置进行手动式转动该经纬仪，单帧采集并提取图像，则人为方面精力往往有限，对某分区点分布会产生影响，致使分布不均情况出现，亦或者是导致各点位置的间隔不一致等。由于需耗费较长时间，所有设备模型点均需4h以上。故而，设计伺服系统的自动控制相应达点程序，以下为具体操作流程：①合理设置每列/行需打点个数；②设定相邻列/行点步长参数值；③图像左上角的点，为初始点；④系统程序依据设定参数值，自动控制其打点的路线。
4、试验操作数据分析
伺服的自动控制系统程序及图像分区化处理系统程序，均是以VC＋＋6.0为基础所实现的。此次试验当中所选用红外相机640*512分辨率，10.96°*8.784°视场、80mm焦距、24цm像元尺寸，0°水平光管所采集到数据点为356个，65°高角主要选取验证点14个。四列数据即为高低角E、方位角A、脱靶量y、脱靶量x，分区共计35个，在未采用本次计算方法前期，计算出测角高低E即为140.3s，精度方位A即为235.2s；在启用了此次试验计算方法之后，计算出测角高低E即为19.3，精度方位A即为23.2s，可满足于设备的研制精度各项标准，建议在实践工作中广泛推广及应用。
5、结语
综上所述，本次试验研究主要是把靶面分为若干个区进行处理，所有分区均采用最小的二乘法，并回归迭代了修正系数6个，加以改进处理之后，运用伺服的控制系统，实现对成像点的位置自动化控制，定位精度得以显著提升，分区基础模型修正的点位选择更具精准度及科学合理性。
[参考文献]
[1]谢泽峰. 多传感器光电经纬仪图像增强系统研究[J]. 激光与红外, 2018, 48(11):814-815.
[3]熊伟, 曾峦, 赵忠文. 用于光电经纬仪的高速图像数据记录技术[J]. 红外与激光工程,智能车国际会议(ICoIV2020).2016,11（10）：203-205
论文作者:李洪亮1,陈万昌2
论文发表刊物:《科技新时代》2019年6期
论文发表时间:2019/8/15
标签：经纬仪论文; 畸变论文; 分区论文; 光电论文; 图像论文; 系数论文; 视场论文; 《科技新时代》2019年6期论文;