红外相机光轴标定研究

陈继刚 祝卿 俞芳 包晓峰 余华昌 张荣福

摘要： 随着红外技术的不断发展，红外成像定位系统在现代工程测量中的应用越来越广泛。大部分测量系统一般都会选取红外相机的光轴作为系统的参照基准，因此红外相机的光轴标定的准确性将直接决定整套测量系统的准确度等级。激光跟踪仪是空间尺寸测量的一种常用仪器，它可以建立笛卡尔三维坐标系将空间任意点以坐标点形式表示出来，通过坐标点确定系统中点、线、面之间的几何位置关系。利用三靶球位置坐标原理将红外相机的光轴等虚拟参数以空间坐标点的方式标示出来，为后续试验人员的校准定位工作提供一定的技术依据和参考。

关键词：

红外相机； 激光跟踪仪； 光轴

中图分类号： TH 741文献标志码： 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

圖像检测因其非接触、并行、高效、适应范围广等特点，使其在现代工程测量中的应用越来越广。随着CCD应用领域的扩大，其结构性能也不断变化以适应不断发展的使用要求。目前已出现了多种CCD结构类型，从紫外到超长波红外不同波段的探测器，红外CCD也随之进入人们的视线[12]。由于摄像机镜头均有畸变等像差，测量时均需标定以减弱这些像差的影响[35]。在军事领域的应用发展尤为迅速，其中利用红外导引头的近距离跟踪系统是其典型应用。由于红外CCD被密封在隔热的真空体内，无法直接测量其准确位置，因此，本文利用激光跟踪仪，提出一种红外CCD相机光轴标定方法，即通过标定获得封装后的红外相机的像心及其光轴坐标值。

3结论

通过上述标定，无论将红外CCD相机置于何处，只要其相机的3个靶球互相位置不发生改变，通过各点坐标的转化即可得到像心和光轴坐标值。利用这种光轴标定方法，即可得到其相机在空间系统上的具体位置，以便测量应用。

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（编辑：张磊）