为了扩展准直测量的应用领域，提高测量范围是最为有效的手段之一，因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生。针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题，提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用鱼眼相机标定方法。该方法使用插值而并非构建成像模型，能够有效避免模型不准确及参数设置不合理而引入的系统误差，并且可以在一定程度上抑制镜片加工的非对称性及光学系统装调所带来的偏差。区别于图像评价的峰值信噪比(PSNR)以及结构相似性(SSIM)等性能指标，该方法选择的平均重投影误差(MRE)这一指标能够更有效地衡量准直测量使用条件下相机标定结果的优劣。仿真对比实验结果表明该方法在4种虚拟鱼眼相机模型上的标定效果皆优于传统标定方法，与传统的方法相比，标定的不确定度最大能够改善82.63%。样机标定实验结果表明，该方法能够有效标定真实的准直测量用鱼眼相机，在搭建的真实样机上应用该标定方法后，样机的入射矢量解算的不确定度能够提升至角秒级。
准直测量 鱼眼相机 标定 畸变矫正 collimation measurement fisheye camera calibration distortion correction 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230549
北京交通大学 理学院 发光与光信息教育部重点实验室，北京 100044
为探究白光LED用于准直测量的可行性与优劣势，将其与LD的准直光束对比，进行功率和定位的长期稳定性以及不同空气扰动下的稳定性实验与分析.实验结果表明：在功率稳定性方面，LD开机预热后功率才能趋于稳定，长时间工作会因激光器发热而受到影响，而白光LED无需预热便能长时间保持稳定；在定位稳定性方面，白光LED产热少，由其作为热源引起系统结构的漂移明显小于LD；根据以空气中存在均匀温度梯度场为模型的理论分析和同一干扰下白光中不同波长成分的漂移量计算结果，发现在同样干扰下，波长越长，光束受影响程度越小，白光所受影响略大于LD，为不同波长不同强度光束的加权平均效果.最后，通过基准验证实验，比较两种准直光束对同一直线导轨直线度误差的测量结果，发现白光LED准直光束在传播过程中强度分布保持稳定.研究表明白光LED成本低、功率稳、发热少，适用于准直测量.
准直测量 稳定性 比较研究 发光二极管 半导体激光器 Collimation measurement Stability Compare research LED LD
