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基于视差测距的光电跟踪测量设备实时调焦方法研究
王帆
Subtype硕士
2019-05-23
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral中国科学院光电技术研究所
Degree Name工程硕士
Keyword光电跟踪测量,短基线,视差测距模型,误差分析,自动调焦,适用性
Abstract

靶场高速运动目标引起的离焦成像模糊,严重影响光电跟踪测量设备的跟踪性能与精度,因此需要对光测设备进行实时调焦。现有自动调焦可分为基于测距、基于像检测和基于图像处理的三类方法。像检测法对光照条件要求高,需要对设备光机结构进行改造,影响其测量头探测能力,目前未在光测设备中实现应用。图像处理法没有通用且完善的理论模型、计算复杂程度高、实时性差,现不能满足光测设备的调焦需求。所以,目前光测设备上主要使用的是基于测距的自动调焦方法。通常使用激光、雷达外引导或多台设备交会测量等方式获取目标距离信息用以调焦。激光、雷达在遭遇远距离小目标、大气状况不佳等情况时,通常会造成其回波能量过低,测距仪接收失败的情况,使得这种调焦方法的适用性受到一定局限。

根据光测设备多测量头、跟踪精度高等特点,提出了在单台设备上基于双目视差测距的实时调焦方法。研究该方法具有重要工程应用价值。文中讨论了设备测量头布局和测角误差对视差测距的影响,建立了不同焦距视差测距模型并进行详细的误差分析。结合光学系统调焦原理,从理论分析了在满足调焦需求情形下,光测设备口径、焦距、基线、测量精度等参数之间的关系。

结果表明这种方法在小口径、短焦距、长基线的设备上适应性更好。即:在CCD像素尺寸达到5μm,测量头精度达到0.7″的前提下,视差测距调焦方法对于口径在100~200mm,基线在120~700mm,焦距400~1000mm的小型光测设备具有良好的适用性。对于口径在200~300mm,基线在120~700mm的中型设备,只能满足1000~2254mm焦段的调焦需求。而对于口径和焦距更大的大型设备,将不再使用。结合某光测设备的具体参数,进行了测距调焦数值仿真和实时性分析。最后,根据实验数据验证上述结论的正确性。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/9051
Collection光电技术研究所博硕士论文
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GB/T 7714
王帆. 基于视差测距的光电跟踪测量设备实时调焦方法研究[D]. 中国科学院光电技术研究所. 中国科学院大学,2019.
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