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1、第29卷第2期应用光学Vol.29No.22008年3月JournalofAppliedOpticsMar.2008文章编号:1002-2082(2008)02-0279-04CCD摄像系统镜头的畸变测量郭羽,杨红,杨照金,姜昌录,于帅(西安应用光学研究所国防科工委光学计量一级站,陕西西安710065)摘要:从畸变定义出发,讨论了畸变数学模型,介绍了精密测角法与比长法综合测量畸变的原理。通过放大率法标定出CCD探测器的像素距离当量,通过质心法求出点目标的质心,质心与原点的像素距离乘以像素距离当量得到精确长度。利用正切函数求出绝对畸变值,用最小二乘法
2、解多组数据超定方程,求出拟和公式的系数。实际计算和数据处理结果表明:畸变数学模型在中视场范围内拟合效果很好。关键词:畸变;视场;数学模型;定位精度中图分类号:TN06文献标志码:ADistortionmeasurementoflensinCCDcamerasystemGUOYu,YANGHong,YANGZhao-jin,JIANGChang-lu,YUShuai(StateKeyLaboratoryofOpticalMetrology,Xi′anInstituteofAppliedOptics,Xi′an710065,China)Abstract
3、:Themathematicmodelfordistortionisdiscussed.Thedistortionmeasurementwithaprecisiongoniometerandabenchcomparatorisintroduced.ThepixeldistanceequivalentoftheCCDdetectorwascalculatedbythemagnificationmethod.Thecentroidofpointtargetwasderivedbythecentroidmethod.Thepixeldistancebet
4、weenthecentroidandtheoriginontheimageplanewasmultipliedbythepixeldistanceequivalenttoachieveaccuratedistance.Theabsolutedistortionwasacquiredbytangentfunction.Theequationwasworkedouttocalculatethecoefficient.Theresultsofthecalculationanddataprocessingindicatethatthefittingeffe
5、ctofthedistortionmathematicmodelissatisfactoryinmediumfieldofview.Keywords:distortion;fieldofview;mathematicmodel;positionaccuracy引言造成图像的位置失真,影响了定位精度,所以此类系统的畸变校正至关重要。具有短焦距大视场镜头的CCD摄像系统有很多用途,如天网摄像、保密防盗、跟踪制导、违章驾驶拍摄等。这种用途的摄像机视场一般都很大,所1畸变测量以拍摄到的图像会产生很大畸变,虽然这种像差不1.1光学系统畸变的定义影响成像清晰度
6、,但却影响成像的位置精度。如在轴外点成像,无论是宽光束还是细光束都有像星敏感器近紫外-可见光广角镜头中,焦距f′=差存在,即使只有主光线通过光学系统,由于球差9.5mm,视场2=70°,全视场畸变小于8%。在导的影响,它仍不能与理想的近轴光一致,因此主光引头光学耦合系统广角耦合物镜中,焦距f′=线与高斯像面交点的高度不等于理想像高,这种差113.5mm,2=60°,最大畸变小于1%。由于畸变别就是系统的畸变。收稿日期:2007-02-08;修回日期:2007-03-28作者简介:郭羽(1981-),男,山东平荫人,硕士,主要从事光学成像计量与微
7、小光学计量的研究工作。·280·应用光学2008,29(2)郭羽,等:CCD摄像系统镜头的畸变测量畸变在数值上通常以理想像高y0′和主光线与一毛玻璃,后面直接用测量显微镜调焦,在毛玻璃上理想像面相交的实际像高y′之差y′表示:测量出各不同视场角位置上的目标线到中心的距y′=y′-y0′=(f′-f0′)tan(1)离。或者在像平面位置上设置感光干板或胶片,将目式中:f′和f0′分别为不同视场的焦距和中心视场标图案像拍摄下来后,在较精密的测量显微镜或比的焦距;为视场角。长仪上进行测量,与计算得到的理想像相比较,差值畸变一般分为桶形畸变和枕形畸
8、变,如图1所示。即为畸变值。对每一个视场进行测量,测算出各个视场的畸变值后,就得到该光学系统畸变值。图2精密测长法光路图图
