Способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается способа юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства. Способ включает в себя юстировку параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора для обеспечения параллельности их оптических осей с оптической осью излучающего канала лазерного дальномера. Способ заключается в том, что на определенном расстоянии от оптико-электронного устройства помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства. Далее формируют видеокадр с прицельным перекрестием. С помощью регулировочных элементов достигают наименьшего отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера. Центры прицельных перекрестий при юстировке располагают в главных точках, а в энергонезависимой памяти для видеокамеры и тепловизора сохраняют угловые рассогласования между направлениями их главных осей и направлениями на центры меток на мире в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Технический результат заключается в снижении величины углового рассогласования между оптическими осями компонентов оптико-электронного устройства. 4 ил.

 

Изобретение относится к оптико-электронным устройствам, а именно к устройствам визуального контроля для мониторинга окружающей обстановки, и предназначено для повышения точности оценивания угловых координат объектов, наблюдаемых в дневное и ночное время суток.

Известен способ юстировки параллельности оптических осей информационного и визирного каналов прицела-прибора наведения (патент RU 2255292, МПК F41G 7/00, F41G 11/00, опубл. 27.06.2005). Данный способ включает подвижки на общей стойке компонентов информационного и визирного каналов до обеспечения параллельности их оптических осей путем совмещения сетки визирного канала и полосок излучателей по курсу и тангажу с перекрестием сетки-мишени, крепление и фиксацию компонентов крепежными элементами. Недостатком способа является сложность настройки сведения оптических осей визирного и информационного каналов вследствие использования только механического способа юстирования, что практически не дает возможности обеспечить погрешность юстировки, предъявляемую к оптическим прицелам.

В качестве прототипа выбран наиболее близкий по совокупности признаков способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства (RU 2703492, МПК F41G 3/06 (2006.01), G02B 23/12 (2006.01), G01B 11/27 (2006.01), опубл. 17.10.2019), включающего подвижки оптико-электронных компонентов - видеокамеры и тепловизора, для обеспечения параллельности их оптических осей с оптической осью излучающего канала лазерного дальномера. При этом на определенном расстоянии от оптико-электронного устройства помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства. Далее с помощью пластинчатых пружин и котировочных подпружиненных винтов добиваются предельно-возможного наименьшего отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры, тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера. При этом величины отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера по горизонтали и вертикали определяются и сохраняются в энергонезависимую память блока видеообработки.

При реализации способа прототипа достигается наиболее точное совмещение перекрестия миры с указателем прицельного перекрестия, устанавливаемого по центру кадра как видеокамеры, так и тепловизора, т.е. с пиксельными координатами центров перекрестий С₁=(с_х1, с_у1)=(0,5W_B, 0,5Н_В) и С₂=(с_х2, с_у2)=(0,5W_ТПВ, 0,5Н_ТПВ) соответственно, где W_B, Н_В и W_TПВ, Нтпв - соответственно ширина и высота кадра видеокамеры (В) и тепловизора (ТПВ) в пикселях. При этом авторы способа прототипа принимают гипотезу о том, что оптическая (главная) ось камеры каждого спектрального диапазона пересекает плоскость матрицы фотоприемного устройства строго в центральной точке.

Однако из (Hartley R, Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision: 2nd edition. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. 656 p) известно, что в общем случае пиксельные координаты главной точки Р=(р_х, р_у), в которой оптическая ось камеры пересекает плоскость матрицы фотоприемного устройства, не совпадают с геометрическим центром матрицы С. Поэтому совмещение согласно способу прототипа не обеспечивает параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора. Данную ситуацию иллюстрирует фиг. 1, где схематично приведена геометрическая постановка задачи юстировки согласно способу прототипа камер 1 и 2, разнесенных на расстояние d, и лазерного дальномера 3 по мире 4, удаленной от камер на расстояние D, с метками 5 и 6 с расстоянием между ними d.

Оптические оси камер 1 (В) и 2 (ТПВ), условно показанные на фиг. 1 пунктирными прямыми, проходят через главные точки P₁ и Р₂, в общем случае не совпадающие с геометрическими центрами данных камер С₁ и С₂, с которыми в процессе юстировки согласно способу прототипа стремятся совместить прицельные перекрестия 7. Поэтому совмещение метки и прицельного перекрестия по способу прототипа в общем случае не позволяет обеспечить параллельность оси лазерного дальномера 3 (на фиг. 1 показана штрихпунктирной линией) и оптических осей камер 1 и 2.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в отсутствии такого способа юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства, в котором бы учитывалась юстировка камер, у которых главная точка Р не совпадает точкой геометрического центра матрицы фотоприемного устройства С.

Технический результат изобретения заключается в снижении величины углового рассогласования между оптическими осями компонентов оптико-электронного устройства при их калибровке по мире с метками, рассмотренной в изобретении способа прототипа.

Технический результат достигается тем, что прицельные перекрестия устанавливаются не в точках геометрического центра матриц С₁ и С₂, а в главных точках Р₁ и Р₂, и при юстировке параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства с помощью пластинчатых пружин и котировочных подпружиненных винтов добиваются предельно-возможного наименьшего пиксельного расстояния между проекцией центра метки на плоскость изображения и центром прицельного перекрестия. При этом при совмещении в идеальном случае центра перекрестия 7 с центрами меток 5 и 6 достигается параллельность оптических осей компонентов оптико-электронного устройства (фиг. 2).

В общем случае точное совмещение прицельного перекрестия 7 и центра метки может быть не достигнуто, поэтому угловые рассогласования между линиями визирования, проходящими через точки Р₁ и Р₂, и угловыми направлениями на центры меток (фиг. 3 и 4), проходящими через точки М₁=(m_x1, m_y1) и М₂=(m_x2, m_y2), заносят в память блока видеообработки:

Δϕ_xi и Δϕ_yi - угловые рассогласования в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно, a f_xi и f_yi - фокусные расстояния i-го компонента оптико-электронного устройства, получаемые из его матрицы внутренних параметров K_i: соответственно элементы первой и второй строки, лежащие на главной диагонали.

Способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства с видеокамерой и тепловизором до обеспечения параллельности их оптических осей с оптической осью излучающего канала лазерного дальномера, заключающийся в том, что на определенном расстоянии от оптико-электронного устройства помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства, при этом формируют видеокадр с прицельным перекрестием, с помощью регулировочных элементов достигают предельно возможного наименьшего отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера и величины угловых отклонений вычисляют и сохраняют в энергонезависимой памяти, отличающийся тем, что центры прицельных перекрестий при юстировке располагают в главных точках, а в энергонезависимой памяти для видеокамеры и тепловизора сохраняют угловые рассогласования между направлениями их главных осей и направлениями на центры меток на мире в горизонтальной и вертикальной плоскостях.