申请/专利权人：云南电网有限责任公司电力科学研究院

申请日：2019-03-29

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109799079B

主分类号：G01M11/02

分类号：G01M11/02;G01N21/27

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.06.18#实质审查的生效;2019.05.24#公开

摘要：本发明公开了一种多光谱相机的共光轴校调装置和方法，校调装置包括激光发生器、光学透镜、第一测试刻度靶、第二测试刻度靶、分光镜和反射镜。其中，激光发生器主要提供细准直激光束；第一测试刻度靶和第二测试刻度靶作为校调的依据；光学透镜用于将平行光汇聚到焦点位置。校调时，首先取出反射镜，调整分光镜各个调节部位使激光发射器发射出的激光束在第一测试刻度靶的正中心；调整好分光镜之后，插入反射镜，调整反射镜各个调节部位使激光发射器发射出的激光束在第二刻度测试靶的正中心。特定的校准装置对前端光路的光轴进行校准，更好的方便后期图像融合配准。

主权项：1.一种多光谱相机的共光轴校调装置，其特征在于：包括激光发生器1、光学透镜2、第一测试刻度靶3、第二测试刻度靶4和分光镜5；所述激光发生器1、所述光学透镜2和所述第二测试刻度靶4在一条直线上；所述光学透镜2设于所述激光发生器1与所述第二测试刻度靶4之间；在所述激光发生器1与所述光学透镜2之间设有所述分光镜5；所述激光发生器1发出的激光以一定角度照射到所述分光镜5上，所述分光镜5将所述激光反射至所述第一测试刻度靶3上；所述共光轴校调装置还包括反射镜6；所述反射镜6位于所述分光镜5及所述第一测试刻度靶3之间；所述反射镜6将来自所述分光镜5的反射光垂直射向所述光学透镜2；所述光学透镜2为凹凸透镜，用于将来自所述分光镜5及所述反射镜6反射的平行光汇聚到同一焦点位置；所述第一测试刻度靶3和所述第二测试刻度靶4上分别设有水平方向和垂直方向的刻度。

全文数据：一种多光谱相机的共光轴校调装置和方法技术领域本发明涉及电力设备状态检测领域，特别是涉及一种多光谱相机的共光轴校调装置和方法。背景技术多光谱相机是利用不同光谱谱段获取同一地物目标的不同谱段图像，通过不同谱段图像的融合，能够同时获取地表景物的几何和光谱属性，具有广泛的应用前景。多光谱相机目前已广泛应用于航空航天侦查、国地资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设等领域。现有技术中，高压电力设备在运行中，由于电压和电流的同时作用，会产生热效应和电晕效应。电网运维人员为掌握设备的运行状态，通常采用红外成像仪和紫外成像仪对电气设备测温和紫外成像。采用平行光轴多光谱相机在后端进行图像融合时，会因为光轴偏差问题出现两个通道或者多个通道图像不匹配的问题，如果光轴偏差过大，会大幅度影响后端图像融合的效果，并且光束偏离后端镜头的中心，会带来后期图像配准无法解决的畸变和场曲。即使光轴偏差较小，也会加大后端图像处理的难度，影响最终图像的视场大小。从上述可以看出需要特定的校准装置对前端光路的光轴进行校准，更好的方便后期图像融合配准。发明内容本发明提供了一种多光谱相机的共光轴校调装置和方法，以解决多光谱相机采用共光轴设计时，光轴无法有效实现精准平行设置的情况，提出采用刻度靶的方式进行精准校准的方法，以实现多光谱相机的平行光轴光路的精准平行。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多光谱相机的共光轴校调装置，包括激光发生器、光学透镜、第一测试刻度靶、第二测试刻度靶和分光镜；所述激光发生器、所述光学透镜和所述第二测试刻度靶在一条直线上；所述光学透镜设于所述激光发生器与所述第二测试刻度靶之间；在所述激光发生器与所述光学透镜之间设有所述分光镜；所述激光发生器发出的激光以一定角度照射到所述分光镜上，所述分光镜将所述激光反射至所述第一测试刻度靶上。可选地，所述共光轴校调装置还包括反射镜；所述反射镜位于所述分光镜及所述第一测试刻度靶之间，所述反射镜将来自所述分光镜的反射光垂直射向所述光学透镜。可选地，所述光学透镜为凹凸透镜，用于将来自所述分光镜及所述反射镜反射的平行光汇聚到同一焦点位置。可选地，所述第一测试刻度靶和所述第二测试刻度靶上分别设有水平方向和垂直方向的刻度。可选地，所述分光镜与所述激光发生器发出激光的夹角为0度到90度之间。一种多光谱相机的共光轴校调方法，所述方法包括：对分光镜进行校调；对反射镜进行校调。可选地，所述对分光镜进行校调包括：打开激光发生器，使激光经分光镜反射到达第一测试刻度靶；获取激光位于所述第一测试刻度靶上的第一信息，根据所述第一信息计算分光镜的第一调节角度。可选地，所述第一信息包括激光圆点距离所述第一测试刻度靶中心点的竖直相差距离d1，水平相差距离d2；所述第一调节角度包括俯仰角度β1和水平角度β2；其中，所述根据所述第一信息计算分光镜的第一调节角度包括：根据竖直相差距离d1，水平相差距离d2计算所述分光镜光轴产生的俯仰偏差角度α1及水平偏差角度α2：其中，D为所述分光镜与所述第一测试刻度靶的距离；根据所述俯仰偏差角度α1和所述水平偏差角度α2得出所述俯仰角度β1和所述水平角度β2，则可选地，所述对反射镜进行校调包括：打开激光发生器，使激光的一部分经分光镜反射到达反射镜，激光的另一部分经分光镜透射至光学透镜；调节反射镜，使到达反射镜的激光经反射镜反射垂直射向光学透镜；光学透镜将来自分光镜透射及反射镜反射的平行光汇聚到第二测试刻度靶上；获取激光位于所述第二测试刻度靶上的第二信息，根据所述第二信息计算反光镜的第二调节角度。可选地，所述第二信息包括激光圆点距离所述第二测试刻度靶中心点的相差距离d3，水平相差距离d4；所述第二调节角度包括俯仰角度β3和水平角度β4；其中，所述根据所述第二信息计算分光镜的第二调节角度包括：根据竖直相差距离d3，水平相差距离d4计算所述分光镜光轴产生的俯仰偏差角度α3，水平偏差角度α4：其中，F为所述光学透镜的焦距；根据所述俯仰偏差角度α3及所述水平偏差角度α4得出所述俯仰角度β3和所述水平角度β4，则通过以上技术方案可知，特定的校准装置对前端光路的光轴进行校准，更好的方便后期图像融合配准。附图说明为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例的结构示意图；图2为本发明的俯仰偏差角度α1及水平偏差角度α2的结构示意图；图3为本发明的装置的尺寸的结构示意图；图4为本发明的装置的成像点的结构示意图；图5为本发明的光路的结构示意图；图6为本发明的多光谱的共光轴校调的流程图；图7为本发明的分光镜校调的流程图；图8为本发明的计算分光镜的第一调节角度的流程图；图9为本发明的对反射镜进行校调的流程图；图10为本发明的计算分光镜的第二调节角度的流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。多光谱照相机可分为三大类：第一是多镜头型多光谱照相机。它具有4-9个镜头，每个镜头各有一个滤光片，分别让一种较窄光谱的光通过，多个镜头同时拍摄同一景物，用一张胶片同时记录几个不同光谱带的图像信息。第二是多相机型多光谱照相机。它是由几台照相机组合在一起，各台照相机分别带有不同的滤光片，分别接收景物的不同光谱带上的信息，同时拍摄同一景物，各获得一套特定光谱带的胶片。第三是光束分离型多光谱照相机。它采用一个镜头拍摄景物，用多个三棱镜风光器将来自景物的光线分离为若干波段的光束，用多套胶片分别将各波段的光信息记录下来。这三种多光谱照相机中，光束分离型照相机的优点是结构简单，图像重叠精度高，但成像质量差；多镜头和多相机型照相机也难准确地对准同一方向，重叠精度高，成像质量差，同时，重叠的处理时间较长。如图1所示，一种多光谱相机的共光轴校调装置，包括激光发生器1、光学透镜2、第一测试刻度靶3、第二测试刻度靶4、分光镜5。其中，激光发生器主要提供细准直激光；第一测试刻度靶3和第二测试刻度靶4作为校调的依据；光学透镜2用于将平行光汇聚到焦点位置。所述激光发生器1、所述光学透镜2和所述第二测试刻度靶4在一条直线上；所述光学透镜2设于所述激光发生器1与所述第二测试刻度靶4之间；在所述激光发生器1与所述光学透镜2之间设有所述分光镜5；所述激光发生器1发出的激光以一定角度照射到所述分光镜5上，再反射到所述第一测试刻度靶3上。可选地，所述共光轴校调装置还包括反射镜6，所述反射镜6位于所述分光镜5以及所述第一测试刻度靶3之间，所述反射镜6将来自所述分光镜5的反射光垂直射向所述光学透镜2；可选地，所述光学透镜2为凹凸透镜，将来自所述分光镜5及所述反射镜6反射的平行光汇聚到同一焦点位置。可选地，所述第一测试刻度靶3和第二测试刻度靶4上面设有水平方向和垂直方向的刻度。可选地，所述分光镜5与所述激光发生器发出激光的夹角为0度到90度之间。基于上述多光谱相机的共光轴校调装置，本发明在实际使用中，如图2，图3，图4和图6所示，通过以下步骤完成多光谱相机的共光轴校调。S1：对分光镜进行校调；S2：对反射镜进行校调。如图7所示，所述步骤S1：对分光镜进行校调包括：S11：打开激光发生器，使激光经过分光镜反射到达第一测试刻度靶上；S12：获取激光位于所述第一测试刻度靶上的第一信息，根据所述第一信息计算分光镜的第一调节角度。其中，所述第一信息包括激光圆点距离所述第一测试刻度靶中心点的竖直相差距离d1，水平相差距离d2；所述第一调节角度包括俯仰角度β1和水平角度β2；如图8所示，其中，步骤S12中，所述根据所述第一信息计算分光镜的第一调节角度包括：S121：根据竖直相差距离d1，水平相差距离d2计算所述分光镜光轴产生的俯仰偏差角度α1及水平偏差角度α2：其中，D为所述分光镜与所述第一测试刻度靶的距离；如图5所示，通过反射定律，可知入射角和反射角相等，设理想镜面的入射角度为X，则X+β＝X-β+α所以S122：根据所述俯仰偏差角度α1和所述水平偏差角度α2得出所述俯仰角度β1和所述水平角度β2，则调整完分光镜5之后，放入反射镜6，继续对反射镜6进行校调；具体的，如图9所示，步骤S2可以分解成下列步骤：S21：打开激光发生器1，使激光的一部分经过分光镜反射到达反射镜，激光的另一部分经分光镜透射至光学透镜。S22：调节反射镜，使到达反射镜的激光经反射镜反射垂直射向光学透镜。S23：光学透镜将来自分光镜透射及反射镜反射的平行光汇聚到第二测试刻度靶上。S24：获取激光位于所述第二测试刻度靶上的第二信息，根据所述第二信息计算反光镜的第二调节角度。其中，所述第二信息包括激光圆点距离所述第二测试刻度靶中心点的竖直相差距离d3，水平相差距离d4；所述第二调节角度包括俯仰角度β3和水平角度β4；如图10所示，其中，步骤S24中，所述根据所述第二信息计算分光镜的第二调节角度包括：S241：根据竖直相差距离d3，水平相差距离d4计算所述分光镜光轴产生的俯仰偏差角度α3，水平偏差角度α4：其中，F为所述光学透镜的焦距；S242：根据所述俯仰偏差角度α3及所述水平偏差角度α4得出所述俯仰角度β3和所述水平角度β4，则本申请提供了一种多光谱相机的共光轴校调装置和方法，校调装置包括激光发生器、光学透镜、第一测试刻度靶、第二测试刻度靶、分光镜和反射镜。其中，激光发生器主要提供细准直激光束；第一测试刻度靶和第二测试刻度靶作为校调的依据；光学透镜用于将平行光汇聚到焦点位置。校调时，首先取出反射镜，调整分光镜各个调节部位使激光发射器发射出的激光束在第一测试刻度靶的正中心；调整完分光镜之后，插入反射镜，调整反射镜各个调节部位使激光发射器发射出的激光束在第二刻度测试靶的正中心。特定的校准装置对前端光路的光轴进行校准，更好的方便后期图像融合配准。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

权利要求：1.一种多光谱相机的共光轴校调装置，其特征在于：包括激光发生器1、光学透镜2、第一测试刻度靶3、第二测试刻度靶4和分光镜5；所述激光发生器1、所述光学透镜2和所述第二测试刻度靶4在一条直线上；所述光学透镜2设于所述激光发生器1与所述第二测试刻度靶4之间；在所述激光发生器1与所述光学透镜2之间设有所述分光镜5；所述激光发生器1发出的激光以一定角度照射到所述分光镜5上，所述分光镜5将所述激光反射至所述第一测试刻度靶3上。2.根据权利要求1所述的一种多光谱相机的共光轴校调装置，其特征在于：所述共光轴校调装置还包括反射镜6；所述反射镜6位于所述分光镜5及所述第一测试刻度靶3之间；所述反射镜6将来自所述分光镜5的反射光垂直射向所述光学透镜2。3.根据权利要求2所述的一种多光谱相机的共光轴校调装置，其特征在于：所述光学透镜2为凹凸透镜，用于将来自所述分光镜5及所述反射镜6反射的平行光汇聚到同一焦点位置。4.根据权利要求2所述的一种多光谱相机的共光轴校调装置，其特征在于：所述第一测试刻度靶3和所述第二测试刻度靶4上分别设有水平方向和垂直方向的刻度。5.根据权利要求1所述的一种多光谱相机的共光轴校调装置，其特征在于：所述分光镜5与所述激光发生器1发出激光的夹角为0度到90度之间。6.一种多光谱相机的共光轴校调方法，其特征在于，所述方法包括：对分光镜进行校调；对反射镜进行校调。7.根据权利要求6所述的一种多光谱相机的共光轴校调方法，其特征在于：所述对分光镜进行校调包括：打开激光发生器，使激光经所述分光镜反射到达第一测试刻度靶；获取激光位于所述第一测试刻度靶上的第一信息，根据所述第一信息计算所述分光镜的第一调节角度。8.根据权利要求7所述的一种多光谱相机的共光轴校调方法，其特征在于：所述第一信息包括激光圆点距离所述第一测试刻度靶中心点的竖直相差距离d1，水平相差距离d2；所述第一调节角度包括俯仰角度β1和水平角度β2；其中，所述根据所述第一信息计算所述分光镜的第一调节角度包括：根据所述竖直相差距离d1，所述水平相差距离d2计算所述分光镜光轴产生的俯仰偏差角度α1及水平偏差角度α2：其中，D为所述分光镜与所述第一测试刻度靶的距离；根据所述俯仰偏差角度α1和所述水平偏差角度α2得出所述俯仰角度β1和所述水平角度β2，则9.根据权利要求6所述的一种多光谱相机的共光轴校调方法，其特征在于，所述对反射镜进行校调包括：打开激光发生器，使激光的一部分经分光镜反射到达所述反射镜，激光的另一部分经所述分光镜透射至光学透镜；调节所述反射镜，使到达所述反射镜的激光经所述反射镜反射垂直射向所述光学透镜；所述光学透镜将来自所述分光镜透射及所述反射镜反射的平行光汇聚到第二测试刻度靶上；获取激光位于所述第二测试刻度靶上的第二信息，根据所述第二信息计算所述反光镜的第二调节角度。10.根据权利要求9所述的一种多光谱相机的共光轴校调方法，其特征在于：所述第二信息包括激光圆点距离所述第二测试刻度靶中心点的竖直相差距离d3，水平相差距离d4；所述第二调节角度包括俯仰角度β3和水平角度β4；其中，所述根据所述第二信息计算所述分光镜的第二调节角度包括：根据所述竖直相差距离d3，所述水平相差距离d4计算所述分光镜光轴产生的俯仰偏差角度α3，水平偏差角度α4：其中，F为所述光学透镜的焦距；根据所述俯仰偏差角度α3及所述水平偏差角度α4得出所述俯仰角度β3和所述水平角度β4，则

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