雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，包括如下步驟：設(shè)置干涉光路；在干涉光路中加入三孔板和分光棱鏡利用重心重合法對(duì)兩個(gè)圖像傳感器進(jìn)行初步對(duì)準(zhǔn)；光柵衍射法進(jìn)行角度調(diào)整；球面波干涉法與光柵衍射法結(jié)合進(jìn)行距離和角度精密調(diào)整以及圖像相關(guān)匹配算法精確匹配像素位置。本發(fā)明利用面陣光電圖像傳感器件光敏面上的像素的二維周期光柵結(jié)構(gòu)、根據(jù)干涉和衍射原理、通過(guò)相關(guān)算法計(jì)算等方法，實(shí)現(xiàn)雙通道及多通道相移干涉測(cè)量中不同圖像傳感器之間橫向和縱向位置、傾斜和旋轉(zhuǎn)角度等空間參數(shù)的精密匹配。
【專利說(shuō)明】雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及干涉測(cè)量、光電檢測(cè)、數(shù)字干涉測(cè)量領(lǐng)域，具體是指雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)干涉測(cè)量技術(shù)是公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)形狀、形變和折射率等物理量精密測(cè)量的常用手段，多通道相移干涉測(cè)量方法是降低環(huán)境影響，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)相位測(cè)量的重要技術(shù)。實(shí)現(xiàn)多通道相移干涉測(cè)量時(shí)，除了要求圖像傳感器之間的光電性能一致之外，需要圖像傳感器之間的空間位置和取向嚴(yán)格匹配，才能在不同圖像傳感器上獲得相位精密匹配的干涉圖，從而保證測(cè)量結(jié)果的精度。
[0003]在干涉測(cè)量中，直接記錄到的是干涉光場(chǎng)的強(qiáng)度分布，而被測(cè)物理量則直接或間接地反應(yīng)在干涉條紋的相位的變化中，因此從干涉條紋圖的光強(qiáng)分布中提取相位信息的方法，即光學(xué)相位測(cè)量方法，受到人們的重視。光電數(shù)字圖像傳感器的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為相位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件并推動(dòng)了它的發(fā)展。光學(xué)相位測(cè)量方法中最主要的方法之一是相移干涉測(cè)量方法，這種方法能夠達(dá)到千分之一波長(zhǎng)的高精度。通常采用時(shí)域相移方法實(shí)現(xiàn)相移干涉測(cè)量，該方法在不同時(shí)刻在干涉圖中附加單調(diào)變化的相移量，同時(shí)采集不同相移量的多幅相移干涉圖，繼而從序列相移干涉圖中計(jì)算出待測(cè)量的相位。時(shí)域相移方法的主要問(wèn)題是相移過(guò)程中容易受外界環(huán)境干擾，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)相位測(cè)量。
[0004]為了在相移干涉測(cè)量中減少外界環(huán)境干擾，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)相位測(cè)量，發(fā)展出了在同一時(shí)刻實(shí)現(xiàn)不同相移量相移的同步相移方法，這種方法可在同一時(shí)刻不同空間位置采集多幅相移干涉圖。由于這種方法能同時(shí)采集到多幅不同空間位置的相移干涉圖，能夠用于動(dòng)態(tài)相移干涉測(cè)量。由于是在不同空間位置同時(shí)采集相移干涉圖，為了保證測(cè)量精度，除了要求不同探測(cè)器光電性能一致之外，還需使不同圖像傳感器之間的縱向位置、橫向位置、傾斜角度、旋轉(zhuǎn)角度等空間參數(shù)實(shí)現(xiàn)精密匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，該方法利用面陣光電圖像傳感器件光敏面上的像素的二維周期光柵結(jié)構(gòu)、根據(jù)干涉和衍射原理、通過(guò)相關(guān)算法計(jì)算等方法，實(shí)現(xiàn)雙通道及多通道相移干涉測(cè)量中不同圖像傳感器之間橫向和縱向位置、傾斜和旋轉(zhuǎn)角度等空間參數(shù)的精密匹配。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，包括如下步驟:
[0007](I)設(shè)置干涉光路，以干涉光路中入射光線傳輸方向?yàn)閄方向，y方向垂直于X方向，兩個(gè)圖像傳感器中一個(gè)位于X方向，另一個(gè)位于y方向，首先根據(jù)干涉光路的設(shè)置將兩個(gè)圖像傳感器中的一個(gè)確定為參考傳感器，另外一個(gè)以參考傳感器為調(diào)校標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)校，兩個(gè)圖像傳感器分別承托在各自的六維調(diào)節(jié)支架上；[0008](2)在干涉光路中加入三孔板和分光棱鏡，三孔板正對(duì)入射光線，并且位于X方向和I方向相交的交點(diǎn)之前，分光棱鏡位于三孔板后方，且分光棱鏡的中心線與三孔板的中心線相重合，利用重心重合法對(duì)兩個(gè)圖像傳感器進(jìn)行初步對(duì)準(zhǔn)，具體過(guò)程為:入射光線通過(guò)三孔板后，經(jīng)過(guò)分光棱鏡分為兩束光線后分別在兩個(gè)圖像傳感器的陣列面上成像；根據(jù)圖像的重心不變性，計(jì)算出兩幅圖像的不同區(qū)域的重心位置，粗略調(diào)整兩個(gè)圖像傳感器的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角，通過(guò)調(diào)整使得兩個(gè)圖像傳感器不同區(qū)域重心位置重合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器之間的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角的粗略校準(zhǔn)和匹配；
[0009](3)光柵衍射法進(jìn)行角度調(diào)整:移除干涉光路中的三孔板，用激光通過(guò)分光棱鏡照向兩個(gè)圖像傳感器，在觀察屏幕上可以看到兩個(gè)圖像傳感器表面反射出的衍射光斑，調(diào)節(jié)圖像傳感器各自的六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使兩個(gè)圖像傳感器的衍射光斑完全重合并出現(xiàn)干涉條紋，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器的初步匹配，初步匹配后得到精確的橫向位置匹配以及較精確的縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角的匹配，該六維調(diào)節(jié)支架能夠?qū)崿F(xiàn)左右、上下、前后三個(gè)平移調(diào)節(jié)以及水平、垂直偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)、繞圖像傳感器陣列面法向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；
[0010](4)球面波干涉法與光柵衍射法結(jié)合進(jìn)行距離和角度精密調(diào)整:在干涉光路中移除三孔板，在放置三孔板的位置替換成透鏡，使照射激光變?yōu)榍蛎婀獠ǎ?xì)調(diào)節(jié)六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使觀察屏幕上各點(diǎn)的干涉條紋級(jí)次最少，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器除左右、上下位置外的空間位置精密校準(zhǔn)，兩個(gè)圖像傳感器除左右、上下位置外的空間位置指的是橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角位置，其中，橫向位置，即垂直于激光傳播方向的平面空間中的位置，縱向位置指的是沿著激光傳播方向的位置，偏轉(zhuǎn)角的意思是圖像傳感器平面法線與激光傳播方向的夾角，旋轉(zhuǎn)角就是在橫向位置中兩個(gè)圖像傳感器光柵線方向之間的夾角。
[0011]本發(fā)明可以做如下改進(jìn):該方法還包括步驟(5)、圖像相關(guān)匹配算法精確匹配像素位置:對(duì)調(diào)校完畢的兩個(gè)圖像傳感器，通過(guò)兩個(gè)通道同時(shí)采集干涉圖樣，應(yīng)用圖像相關(guān)匹配算法精確匹配兩個(gè)圖像傳感器的左右、上下位置，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器所有空間位置的匹配校準(zhǔn)。
[0012]本發(fā)明中，所述步驟(4)中精細(xì)調(diào)節(jié)六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使觀察屏幕上各點(diǎn)的干涉條紋級(jí)次最少的具體步驟為:第一步，調(diào)節(jié)圖像傳感器傾角旋鈕，使得幾個(gè)斑點(diǎn)的干涉條紋形狀一致；第二步，調(diào)節(jié)圖像傳感器的前后位置，使得中心最亮點(diǎn)的干涉環(huán)變大，干涉環(huán)數(shù)量變少；重復(fù)第一步和第二步，直至所有斑點(diǎn)上的干涉環(huán)消失，變成亮斑，這樣兩套衍射光斑完全重合，此時(shí)，可認(rèn)為兩個(gè)圖像傳感器的前后距離和傾角已經(jīng)校準(zhǔn)好，即兩個(gè)圖像傳感器的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角位置已經(jīng)校準(zhǔn)好。
[0013]本發(fā)明中，所述的兩個(gè)圖像傳感器為型號(hào)相同的兩個(gè)CCD。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果:
[0015]1、本發(fā)明提出一種利用面陣圖像傳感器件光敏面像素二維周期光柵結(jié)構(gòu)、根據(jù)干涉和衍射原理、通過(guò)相關(guān)算法計(jì)算等方法，實(shí)現(xiàn)雙通道及多通道相移干涉測(cè)量中不同圖像傳感器之間橫向縱向位置、傾斜旋轉(zhuǎn)角度等空間位置的精密匹配技術(shù)。
[0016]2、本發(fā)明提出了利用二維陣列圖像傳感器本身像素陣列反射出的衍射斑點(diǎn)來(lái)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)圖像傳感器三維空間位置的方法。使用高斯光束照射時(shí)，該方法能夠十分精確地調(diào)整兩個(gè)圖像傳感器三維空間的位置。[0017]3、本發(fā)明提出了利用球面波干涉方法精確確定兩個(gè)圖像傳感器距離的方法。
[0018]4、本發(fā)明提出了使用三孔板重心相關(guān)匹配搜索方法對(duì)兩個(gè)圖像傳感器進(jìn)行匹配定位方法。
[0019]5、本發(fā)明提出了用兩個(gè)圖像傳感器分別采集相移量相差為180°的干涉條紋圖，利用二者之間的互補(bǔ)關(guān)系，通過(guò)計(jì)算最小相關(guān)系數(shù)來(lái)匹配兩個(gè)圖像傳感器采集的圖像間的精確位置的方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]圖1是本發(fā)明適用的空間相移干涉系統(tǒng)示意圖，圖中虛線框出部分為圖像采集單元;
[0022]圖中:1、激光光源,2、半波片,3、偏振分光棱鏡,4、相移器,5、平面鏡,6、偏振分光棱鏡，7、半波片，8、分光棱鏡,9、四分之一波片，10、偏振分光棱鏡，11、偏振分光棱鏡，12、圖像傳感器，13、圖像傳感器；
[0023]圖2A是兩個(gè)圖像傳感器位置不匹配時(shí)出現(xiàn)的情況，此時(shí)二者前后位置不一致；
[0024]圖2B是兩個(gè)圖像傳感器位置不匹配時(shí)出現(xiàn)的情況，此時(shí)二者左右、上下位置不匹配；
[0025]圖2C是兩個(gè)圖像傳感器位置不匹配時(shí)出現(xiàn)的情況，此時(shí)二者傾角不一致；
[0026]圖2D是兩個(gè)圖像傳感器位置不匹配時(shí)出現(xiàn)的情況，此時(shí)二者繞法線旋轉(zhuǎn)角不一致；
[0027]圖3A是兩個(gè)通道干涉圖相關(guān)的搜索過(guò)程之一；
[0028]圖3B是兩個(gè)通道干涉圖相關(guān)的搜索過(guò)程之二 ；
[0029]圖4是本發(fā)明中所用的干涉光路；
[0030]圖中:14、CCD3，15、三孔板組件；
[0031]圖5A是本發(fā)明中三孔板組件的結(jié)構(gòu)物；
[0032]圖5B是本發(fā)明中三孔板的圖樣；
[0033]圖中:151、三孔板，152、透鏡；
[0034]圖6是本發(fā)明的疊加圖樣結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明適用的雙通道空間同步相移干涉系統(tǒng)示意圖如圖1所示，其中圖像傳感器12和圖像傳感器13是需要進(jìn)行匹配校正的兩個(gè)圖像傳感器。兩個(gè)圖像傳感器之間要求匹配的空間位置可以歸納為以下四種不同情況:(1)兩個(gè)傳感器之間的縱向距離；(2)兩個(gè)傳感器陣列面上像素點(diǎn)的左右和上下位置；(3)傳感器陣列面俯仰傾斜；(4)陣列面繞其法向的旋轉(zhuǎn)。四種失配情況分別如圖2A至圖2D所示，圖中黑色區(qū)域表示圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換陣面。
[0036]兩個(gè)圖像傳感器陣列面空間匹配的目標(biāo)是:二者陣列面的俯仰傾角及法向旋轉(zhuǎn)角一致；兩傳感器的空間縱向距離相同(即兩CCD與分光棱鏡的距離);陣列面上像素點(diǎn)的左右和上下位置匹配。本發(fā)明利用圖像傳感器陣列面上二維周期排列的像素單元作為二維周期光柵，通過(guò)激光束在陣列面上反射形成的衍射光點(diǎn)分布校正二者陣列面的水平、俯仰偏轉(zhuǎn)角及法向旋轉(zhuǎn)角的差異；通過(guò)球面波干涉原理，精確校正二傳感器之間的空間縱向距離差，同時(shí)對(duì)二者陣列面的水平、俯仰偏轉(zhuǎn)角及法向旋轉(zhuǎn)角做精密校正；最后利用圖像相關(guān)匹配算法計(jì)算出兩個(gè)陣列面之間圖像像素的匹配位置。
[0037]—束激光通過(guò)分光棱鏡之后分為兩束成水平鏡像關(guān)系的光束。當(dāng)用兩個(gè)CCD來(lái)拍攝這兩束光時(shí)，為了使這兩束光分別在像素陣面上的成像一致，應(yīng)先對(duì)這兩個(gè)CCD同一時(shí)刻采集到的兩張圖做水平鏡像處理，進(jìn)而便于對(duì)兩CXD空間位置進(jìn)行調(diào)整匹配。
[0038]本發(fā)明雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，包括如下步驟:
[0039](I)設(shè)置干涉光路，如圖4所示，以干涉光路中入射光線傳輸方向?yàn)閄方向，y方向垂直于X方向，兩個(gè)圖像傳感器中一個(gè)位于X方向，另一個(gè)位于y方向，首先根據(jù)干涉光路的設(shè)置將兩個(gè)圖像傳感器中的一個(gè)確定為參考傳感器，另外一個(gè)以參考傳感器為調(diào)校標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)校，兩個(gè)圖像傳感器分別承托在各自的六維調(diào)節(jié)支架上，兩個(gè)圖像傳感器為型號(hào)相同的兩個(gè)CXD ;
[0040](2)在干涉光路中加入三孔板和分光棱鏡，三孔板正對(duì)入射光線，并且位于X方向和I方向相交的交點(diǎn)之前，分光棱鏡位于三孔板后方，且分光棱鏡的中心線與三孔板的中心線相重合，利用重心重合法對(duì)兩個(gè)圖像傳感器進(jìn)行初步對(duì)準(zhǔn)，具體過(guò)程為:入射光線通過(guò)三孔板后，經(jīng)過(guò)分光棱鏡分為兩束光線后分別在兩個(gè)圖像傳感器的陣列面上成像；根據(jù)圖像的重心不變性，計(jì)算出兩幅圖像的不同區(qū)域的重心位置，粗略調(diào)整兩個(gè)圖像傳感器的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角，通過(guò)調(diào)整使得兩個(gè)圖像傳感器不同區(qū)域重心位置重合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器之間的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角的粗略校準(zhǔn)和匹配；
[0041]該步驟在進(jìn)行粗調(diào)時(shí)，是在分光棱鏡前加一個(gè)三孔板，此時(shí)，兩個(gè)圖像傳感器所采集到的圖像是三個(gè)圓斑。將經(jīng)過(guò)水平鏡像處理的兩幅圖進(jìn)行分塊處理，把三個(gè)圓斑分別劃分在不同區(qū)域，再找出各個(gè)區(qū)域的重心。調(diào)整圖像傳感器面的高度和旋轉(zhuǎn)角度，使得兩個(gè)面上的三個(gè)重心點(diǎn)分別重合。
[0042]使用三孔板只能粗略校準(zhǔn)兩個(gè)圖像傳感器的高度，基本保證了兩個(gè)圖像傳感器像素面沒有相對(duì)旋轉(zhuǎn)。為了進(jìn)一步校正圖像傳感器三維空間擺放位置，需要進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。
[0043](3)光柵衍射法進(jìn)行角度調(diào)整:移除干涉光路中的三孔板，用激光通過(guò)分光棱鏡照向兩個(gè)圖像傳感器，在觀察屏幕上可以看到兩個(gè)圖像傳感器表面反射出的衍射光斑，調(diào)節(jié)圖像傳感器各自的六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使兩個(gè)圖像傳感器的衍射光斑完全重合并出現(xiàn)干涉條紋，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器的初步匹配，初步匹配后得到精確的橫向位置匹配以及較精確的縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角的匹配；
[0044]圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換陣列面上的像素點(diǎn)排列規(guī)則、橫縱有致，相當(dāng)于正交光柵。因此圖像傳感器陣列面具有正交光柵的功能，能對(duì)照射在其上的激光產(chǎn)生衍射作用，使得反射光為排列規(guī)則的衍射斑點(diǎn)。這些衍射斑點(diǎn)在空間分布情況能夠反應(yīng)出圖像傳感器像素陣面的空間位置情況:當(dāng)圖像傳感器陣列面的空間位置產(chǎn)生水平傾斜、垂直傾斜、旋轉(zhuǎn)等變動(dòng)時(shí)，其衍射斑點(diǎn)相應(yīng)地上下移動(dòng)、左右移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)。當(dāng)兩個(gè)圖像傳感器像素陣面的空間位置接近一致時(shí)，兩套衍射斑逐漸重合，這時(shí)各衍射斑點(diǎn)上就會(huì)出現(xiàn)干涉條紋(一般會(huì)有9個(gè)斑點(diǎn)比較亮)。當(dāng)兩圖像傳感器與分光棱鏡的距離稍有不同時(shí)，屏幕上反映出各個(gè)衍射光斑點(diǎn)處的干涉條紋形狀和數(shù)量不一樣。[0045](4)球面波干涉法與光柵衍射法結(jié)合進(jìn)行距離和角度精密調(diào)整:在干涉光路中移除三孔板，在放置三孔板的位置替換成透鏡，使照射激光變?yōu)榍蛎婀獠?，精?xì)調(diào)節(jié)六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使觀察屏幕上各點(diǎn)的干涉條紋級(jí)次最少，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器除左右、上下位置外的空間位置精密校準(zhǔn)，兩個(gè)圖像傳感器除左右、上下位置外的空間位置指的是橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角位置；
[0046]所述步驟(4)中精細(xì)調(diào)節(jié)六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使觀察屏幕上各點(diǎn)的干涉條紋級(jí)次最少的具體步驟為:將粗調(diào)時(shí)使用的三孔板換成透鏡，此時(shí)相當(dāng)于采用球面波進(jìn)行干涉，中心最亮點(diǎn)必將出現(xiàn)干涉環(huán)。第一步，調(diào)節(jié)CCD傾角旋鈕，使得幾個(gè)斑點(diǎn)的干涉條紋形狀一致，第二步，調(diào)節(jié)CCD的前后位置，使得中心最亮點(diǎn)的干涉環(huán)變大，干涉環(huán)數(shù)量變少。重復(fù)第一步和第二步，直至所有斑點(diǎn)上的干涉環(huán)消失，變成亮斑，這樣兩套衍射光斑完全重合。此時(shí)，可認(rèn)為兩個(gè)CXD前后距離和傾角已經(jīng)校準(zhǔn)好。
[0047](5)圖像相關(guān)匹配算法精確匹配像素位置:對(duì)調(diào)校完畢的兩個(gè)圖像傳感器，通過(guò)兩個(gè)通道同時(shí)采集干涉圖樣，應(yīng)用圖像相關(guān)匹配算法精確匹配兩個(gè)圖像傳感器的左右、上下位置，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器所有空間位置的匹配校準(zhǔn)。
[0048]在兩C⑶空間位置匹配的基礎(chǔ)上，還需確保采集得到的不同干涉圖像素位置匹配。圖像相關(guān)匹配算法是干涉圖相對(duì)位置標(biāo)定常用且行之有效的方法，如圖3A、圖3B所示，本發(fā)明步驟(5)中圖像相關(guān)匹配算法的具體過(guò)程為:從兩CCD所采的一系列圖中挑出相同時(shí)刻采集到的兩幅干涉圖11 (已進(jìn)行水平鏡像處理)和I2，在I1水平鏡像圖中選取大小為mXm的子區(qū)域A，此區(qū)域包含有所需要的相位信息。從I2圖中截取出同樣大小為mXm的區(qū)域B與區(qū)域A代入公式(I)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算。
[0049]相關(guān)系數(shù)函數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，包括如下步驟: (1)設(shè)置干涉光路，以干涉光路中入射光線傳輸方向?yàn)閄方向，y方向垂直于X方向，兩個(gè)圖像傳感器中一個(gè)位于X方向，另一個(gè)位于y方向，首先根據(jù)干涉光路的設(shè)置將兩個(gè)圖像傳感器中的一個(gè)確定為參考傳感器，另外一個(gè)以參考傳感器為調(diào)校標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)校，兩個(gè)圖像傳感器分別承托在各自的六維調(diào)節(jié)支架上； (2)在干涉光路中加入三孔板和分光棱鏡，三孔板正對(duì)入射光線，并且位于X方向和y方向相交的交點(diǎn)之前，分光棱鏡位于三孔板后方，且分光棱鏡的中心線與三孔板的中心線相重合，利用重心重合法對(duì)兩個(gè)圖像傳感器進(jìn)行初步對(duì)準(zhǔn)，具體過(guò)程為:入射光線通過(guò)三孔板后，經(jīng)過(guò)分光棱鏡分為兩束光線后分別在兩個(gè)圖像傳感器的陣列面上成像；根據(jù)圖像的重心不變性，計(jì)算出兩幅圖像的不同區(qū)域的重心位置，粗略調(diào)整兩個(gè)圖像傳感器的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角，通過(guò)調(diào)整使得兩個(gè)圖像傳感器不同區(qū)域重心位置重合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器之間的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角的粗略校準(zhǔn)和匹配； (3)光柵衍射法進(jìn)行角度調(diào)整:移除干涉光路中的三孔板，用激光通過(guò)分光棱鏡照向兩個(gè)圖像傳感器，在觀察屏幕上可以看到兩個(gè)圖像傳感器表面反射出的衍射光斑，調(diào)節(jié)圖像傳感器各自的六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使兩個(gè)圖像傳感器的衍射光斑完全重合并出現(xiàn)干涉條紋，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器的初步匹配，初步匹配后得到精確的橫向位置匹配以及較精確的縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角的匹配； (4)球面波干涉法與光柵衍射法結(jié)合進(jìn)行距離和角度精密調(diào)整:在干涉光路中移除三孔板，在放置三孔板的位置替換成透鏡，使照射激光變?yōu)榍蛎婀獠ǎ?xì)調(diào)節(jié)六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使觀察屏幕上各點(diǎn)的干涉條紋級(jí)次最少，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器除左右、上下位置外的空間位置精密校準(zhǔn)，兩個(gè)圖像傳感器除左右、上下位置外的空間位置指的是橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，其特征在于:該方法還包括步驟(5)、圖像相關(guān)匹配算法精確匹配像素位置:對(duì)調(diào)校完畢的兩個(gè)圖像傳感器，通過(guò)兩個(gè)通道同時(shí)采集干涉圖樣，應(yīng)用圖像相關(guān)匹配算法精確匹配兩個(gè)圖像傳感器的左右、上下位置，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖像傳感器所有空間位置的匹配校準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，其特征在于:所述步驟(4)中精細(xì)調(diào)節(jié)六維調(diào)節(jié)支架的調(diào)節(jié)鈕，使觀察屏幕上各點(diǎn)的干涉條紋級(jí)次最少的具體步驟為:第一步，調(diào)節(jié)圖像傳感器傾角旋鈕，使得幾個(gè)斑點(diǎn)的干涉條紋形狀一致；第二步，調(diào)節(jié)圖像傳感器的前后位置，使得中心最亮點(diǎn)的干涉環(huán)變大，干涉環(huán)數(shù)量變少；重復(fù)第一步和第二步，直至所有斑點(diǎn)上的干涉環(huán)消失，變成亮斑，這樣兩套衍射光斑完全重合，此時(shí)，可認(rèn)為兩個(gè)圖像傳感器的前后距離和傾角已經(jīng)校準(zhǔn)好，即兩個(gè)圖像傳感器的橫向位置、縱向位置、偏轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角位置已經(jīng)校準(zhǔn)好。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙通道干涉測(cè)量中面陣圖像傳感器的空間匹配校正方法，其特征在于:所述的兩個(gè)圖像傳感器為型號(hào)相同的兩個(gè)CCD。
【文檔編號(hào)】G01N21/45GK103712573SQ201310740438
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】呂曉旭, 王函鹍, 羅春姝, 王翰林, 鐘麗云, 鄧健 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)