短焦矩大视场光学系统的畸变校正

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1、第!"卷第##期$%&’!"(%’##)""#年##月*+,*-./,/(0+*10(0+*(%234536)""#7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777短焦矩大视场光学系统的畸变校正王虎苗兴华惠彬8中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学室9#"":;<摘要本文对短焦矩大视场光学系统的畸变校正进行了讨论=并建立了畸变校正的数学模型=对提高畸变校正精度的途径和技巧进行了探讨和尝试’关键词畸变校正>短焦矩大视场>光学系统>数据拟合?引言短焦距大视场光学系统作为光电捕获@跟踪想象高CD的百分比OD=

2、称相对畸变#与瞄准装置的重要组成部分=在靶场光电测量设ODHCDI#8EICD

3、密转台使其上的网格A光学系统的畸变板各刻线到测位=在物方用合适的前置镜观测’轴外点成象=无论是宽光束还是细光束都有象差存在=即使只有主光线通过光学系统=由于球V畸变校正模型差的影响=它仍不能和理想的近轴光相一致’因V’A畸变校正思路此=主光线和高斯象面交点的高度不等于理想象从畸变的概念出发=可以知道消除畸变的途高’这种差别就是系统的畸变#径有两条W’随着视场改变=X#<研制无畸变的镜头=这是从根本上畸变值也改变’解决仪器性能的方法>)<设法找出仪器的实际畸光学系统产生畸变的原因是在一对物@象共变误差分布=用数学的方法予以修正=即畸变校轭平面上=垂直放大率B随视场角大小而改变=正=以达

4、到提高数据处理结果精度的目的’不再保持常量=使象相对于物失去了相似性’第一种途径虽然是从根本上解决问题的办畸变在数值上通常以理想象高CD和主光线法=但是在实际制造加工和装调过程中=不可避免与理想象面相交的实际象高E之差FGD表示#=)地会出现偏差=况且在光学设计中有时为了不使=即其他象差变的太大=或者在大视场的光学系统中=D畸变是不可能做到为零或很小’故而畸变校正就FGDHEICDH8JDIJ"

5、定=对视场万方数据收稿日期X)""#Y"!Y#Z’C’(<(卷中的其他点则采用插值计算的方法进行标定来实由象差理论可知’"对于已知结构%/"0"1+的现的!但实际上不可能测很多的点"且只能在一光学系统"当物距%2和入射光瞳位置%2已给’+3’+个方向进行标定"不能保证所有方向!再则在实定时"光学系统的空间光线的象差仅决定于视场际光学系统中畸变的分布也并非均匀对称的"而%4’+"孔径%5’"6’+!象差展开为级数时"视场和孔且在一个方向上畸变的分布也不是线性的"另外径为零的情况下"象差亦为零"故展开式中不应有为了提高精度"而增加测量点的数目"或用网状分常数项!畸变只与物高4有关"且随4

6、改变符号划板来判读所测方向上的畸变"但又由于网格板而改变符号"故在其级数展开式中"只能有4的奇本身的距离误差受测量仪器精度制约"所以线性次项"其奇数展开式为插值所能达到的精度是有限的!不能满足大视场<=;?@789:;’4>4=;<4=AA%<+高精度测量要求!更重要的是需要事后处理时才式中"第一项为初级畸变"第二项为二级畸变"第能进行误差修正"而在##$系统中才能在一帧测三项为第三级畸变"依次类推B;分别’,;>,;

7、的数据拟合的方法精度要求?!即进行畸变校正可以获得较高的精度"并且可以保<=;?@789:;’4>4=;<4%C+证实时性!利用拟合的方法可以用一个函数表达-!-实验结果式代替以前简单的线性插值!如果选用恰当的拟以网格板上线条的高度4作为目标靶"采用合系数及一定的拟合技巧就能达到相当高的精度!精密测角法测出相对应的视场角"从而得到畸变此种拟合的基本思想是通过实验来获得数据"然值"校正时可分段进行"这样误差比不分段时更后根据畸变与象高的关系编制软件求出相应的