分幅相机测量校准装置及校准方法与流程

本发明涉及分幅相机校准领域，尤其涉及一种分幅相机测量校准装置及校准方法。

背景技术：

1、在超快实验领域，包括爆炸、高速撞击、等离子、激光与物质相互作用以及燃烧诊断等，分幅相机已逐渐成为核心的成像设备。分幅相机引入了反射式的孔径分光设计，并结合了高量子效率且低噪声的hi-qe和gaas像增强技术。它能够对每个通道的间隔时间进行独立控制，最短间隔时间达到了10ps，并且可以进行连续调节。此外，其光学门宽优化至3纳秒，能够支撑最多8个通道的真实分幅成像。分幅相机不仅在爆炸、高速撞击、等离子和燃烧诊断等关键实验中成为了首选设备，同时，它还展现出了卓越的时间和空间分辨率。

2、要实现分幅相机的性能及可靠性，那么校准是分幅相机的一个重要环节，其中的一些校准参数决定分幅相机的性能，例如：畸变、分辨率、均匀性、通道延时、脉宽等，目前一套完整系统的分幅相机的校准机构将提升分幅相机的装配效率及分幅相机性能和可靠性。现有分幅相机的校准都是针对单个参数搭建测试校准，且调节校准缺少可控微调机构，影响校准的效率和校准的准确性，因此，有必要提供一种分幅相机测量校准装置及校准方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种分幅相机测量校准装置及校准方法，实现分幅相机多参数的测量校准和相机单元的可控微调，提高校准效率和准确性。

2、本发明实施例提供的一种分幅相机测量校准装置，包括分幅相机包括分幅镜头和相机主体，所述相机主体包括多个相机单元，测试校准装置包括：

3、相机支撑组件，用以支撑固定所述相机主体，包括固定连接的底部支撑件、侧面支撑板、背部固定板和顶部固定板，构成支撑多个所述相机单元的框架结构；

4、镜头支撑组件，用以支撑固定所述分幅镜头，包括镜头固定板和镜头前支撑，所述镜头固定板设置于所述相机支撑组件的前侧与所述底部支撑件固定连接并允许所述分幅镜头穿出，所述镜头前支撑设置于所述分幅镜头的前端；

5、相机单元调节组件，为多组用以分别对多个所述相机单元的位置进行微调，所述相机单元调节组件与所述相机单元的数量相同，每组所述相机单元调节组件调节一个所述相机单元；所述相机单元调节组件包括相机单元固定托盘和相机单元调节平台，所述相机单元与所述相机单元固定托盘固定连接，所述相机单元调节平台与所述相机单元固定托盘连接，所述相机单元调节平台固定于所述相机支撑组件，对所述相机单元固定托盘的位置进行微调，进而实现对所述相机单元位置的微调；

6、分辨率板调节组件，可设置于所述分幅镜头的前端面，用以设置分辨率板并调节分辨率板与所述分幅镜头的相对距离；

7、镜头接口组件，可设置于所述分幅镜头的前端面，用以连接辅助校准元件，所述辅助校准元件包括积分球和激光器。

8、优选地，所述相机单元为八个，其中四个所述相机单元分别嵌入设置于所述底部支撑件、两个所述侧面支撑板和所述顶部固定板上且分别在所述分幅镜头的四周沿径向设置，对应的四组所述相机单元调节组件的所述相机单元调节平台分别固定于所述底部支撑件、两个所述侧面支撑板和所述顶部固定板上；另外四个所述相机单元均嵌入设置于所述背部固定板的上、下、左和右四个方位且沿所述分幅镜头的轴向设置，对应的另外四组所述相机单元调节组件的所述相机单元调节平台分别固定于所述背部固定板的上、下、左和右四个方位。

9、优选地，所述相机单元调节平台包括从下到上依次设置的固定板、第一滑台、第二滑台和第三滑台，所述固定板固定于所述相机支撑组件，所述第三滑台连接所述相机单元调节托盘，所述第一滑台、所述第二滑台和所述第三滑台分别设置有调节旋钮，通过旋转所述调节旋钮可带动所述第一滑台、所述第二滑台和所述第三滑台分别相对所述固定板上下、左右或前后方向移动，以带动所述相机单元调节托盘进行上下、左右或前后方向位置调节；所述相机单元固定托盘上设置有用于锁定所述相机单元固定托盘的固定螺钉。

10、优选地，所述分辨率板调节组件包括底座、安装板、压板和螺纹旋钮，所述分辨率板嵌入设置于所述安装板中，所述底座的一端连接所述分幅镜头的前端面，另一端内壁间隔设置有至少两个安装导向槽，所述安装板通过与所述安装导向槽匹配的导向凸起嵌入设置在所述底座中，其中一个所述安装导向槽的底部设置有弹簧安装座，所述弹簧安装座中设置有弹簧，所述弹簧与所述安装板的对应的所述导向凸起抵接；所述压板设置于与所述弹簧安装座相对的一侧的安装导向槽的顶部，所述螺纹旋钮与所述压板螺纹连接并与对应的所述导向凸起抵接，通过旋转所述螺纹旋钮调节所述螺纹旋钮旋入所述压板的深度调节所述分辨率板与所述分幅镜头的前端面的距离。

11、优选地，所述镜头接口组件包括接口底座、毛玻璃和压圈，所述接口底座的一端连接所述分幅镜头的前端面，另一端通过所述压圈固定毛玻璃，所述压圈与所述接口底座螺纹连接。

12、优选地，所述积分球与所述镜头接口组件抵接，所述激光器与所述镜头接口组件连接时去除所述压圈，将所述激光器与接口底座螺纹连接并将所述毛玻璃固定。

13、基于相同的构思本发明还提供一种分幅相机测量校准方法，应用于上述的分幅相机测量校准装置，其特征在于，包括如下步骤：

14、提供分幅相机、相机支撑组件、镜头支撑组件和相机单元调节组件，完成校准装置主体结构安装；

15、提供分辨率板调节组件，将安装好分辨率板的所述分辨率板调节组件安装到所述分幅相机的分幅镜头的前端面；

16、分辨率粗调，旋转所述分辨率板调节组件的螺纹旋钮以调节所述分辨率板与所述分幅镜头的前端面的距离，使得所述分辨率板在所述分幅镜头的像面焦距范围内，完成分辨率粗调；

17、分辨率细调，依次调节所述分幅相机的各个相机单元所在的相机单元调节组件的相机单元调节平台，依次调整各个所述相机单元位置，观察所述分幅相机拍摄的所述分辨率板的图像中的线对尺寸，使其符合分辨率线对对照表的要求，完成分辨率细调；

18、畸变率测量，在分辨率细调后通过所述分幅相机拍摄畸变板图像，根据畸变板图像的尺寸与所述畸变板的实际尺寸计算畸变率；

19、提供镜头接口组件和积分球，将安装好分辨率板的所述分辨率板调节组件拆离所述分幅相机，将所述镜头接口组件安装到所述分幅镜头的前端面，将积分球设置到所述镜头接口组件的前方与所述镜头接口组件抵接；

20、均匀性测量，通过所述积分球的均匀光源依次通过所述镜头接口组件的毛玻璃和所述分幅镜头成像到各个相机单元的像面，将各个相机单元的成像分别进行横向合并和纵向合并得到合并图像，根据合并图像的横向灰度和纵向灰度判断均匀性是否合格；

21、提供激光器，移除积分球，拆除所述镜头接口组件的压圈，将所述激光器安装到所述镜头接口组件的接口底座；

22、延时测量校准，设定所述相机单元的设置开门门宽，调节所述激光器的延时，获取所述相机单元的延时强度曲线，计算得到所述相机单元的延时校准数据，并将延时校准数据写入所述相机单元，实现延时校准；

23、脉宽测量校准，调节所述相机单元的设置开门门宽，调节所述激光器的延时，得到对应于设置开门门宽的一组延时强度曲线，根据延时强度曲线计算得到所述相机单元的实际开门门宽，根据设置开门门宽和实际开门门宽的对用曲线，计算得到脉宽校准数据，并将脉宽校准数据写入所述相机单元，实现脉宽校准。

24、优选地，所述分幅相机的畸变率通过以下公式计算得到：

25、，

26、，

27、其中，为横向畸变率，为畸变板图像中心点到一侧边缘的实际像素点数量；为相机像素尺寸；为畸变板中心点到一侧边缘的实际距离；为所述分幅镜头的缩放比例；为纵向畸变率，为畸变板图像中心点到上侧边缘的实际像素点数量；为畸变板中心点到上侧边缘的实际距离。

28、优选地，根据合并图像的横向灰度和纵向灰度判断均匀性是否合格，包括：获取合并图像的横向最大灰度值和横向最小灰度值以及纵向最大灰度值和纵向最小灰度值，分别计算横向灰度最大差值百分比和纵向灰度最大差值百分比，将横向灰度最大差值百分比和纵向灰度最大差值百分比与设定的灰度差值百分比进行比较，若横向灰度最大差值百分比和纵向灰度最大差值百分比均小于设定的灰度差值百分比则说明均匀性合格。

29、优选地，所述相机单元调节组件的相机单元固定托盘上设置有用于锁定所述相机单元固定托盘的固定螺钉，所述测试校准方法还包括：

30、在完成各个所述相机单元位置调整后，拧紧所述相机单元固定托盘上的固定螺钉，将所述相机单元固定托盘锁定。

31、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有有益效果。

32、例如，本发明提供的分幅相机测量校准装置和校准方法，能够测量校准分幅相机所需要校准的多个参数，包括畸变、分辨率、均匀性、通道延时、脉宽等，无需搭建多个测试平台，降低测试校准成本，提高测量校准效率；设置针对各个相机单元的相机单元调节组件，实现各个相机单元位置的微调，位置调节精准可控，配合分辨率板调节组件，实现分辨率的快速准确调节。

33、又例如，实分幅相机的畸变率的高精度测量，畸变率精度可达到1%；实现分幅相机的脉宽的高精度测量，精度可达到350ps；实现分幅相机的延时的高精度测量，精度可达到150ps。