一种视差的自动检测方法

　　1　引　言

　　传统的视差测量采用的是光学方法。这种方法需要靠人眼的判断,精度低、主观误差大、检测结果不能数字化显示。CCD技术的出现,使视差测量的光电方法成为可能。用CCD摄像器件取代人眼,可消除主观误差,提高测量精度,并能与计算机连接、数字显示,符合现代光学技术发展的方向。对于光学仪器性能数字化检测具有更为重要的意义。本文将具体介绍CCD测量望远系统视差的方法。

　　2　测量原理

　　望远系统视差可用线视差b、视度差值Δ(SD)、角度差值ε3种方法表示。本方案通过直接检测线视差值而得出其它表示值。该方法采用CCD摄像器件代替人眼进行观察和判断,将图像信号通过采集卡采集到计算机中进行处理得出最终结果。通过准直系统提供无穷远目标,计算机控制步进电机驱动CCD物镜,分别对无穷远目标像和被测仪器分划像进行调焦,即可得出线视差值,再计算出视度差值和角度差值。测试系统结构如图1所示:

　　3　计算公式

　　望远系统存在视差时,无穷远像点和分划面在轴向不重合,在系统像方出射光束的汇聚、发散程度也就不一样。如图2、图3所示,无穷远目标像与被测系统的分划板P在轴向有一定距离b,即线视差值。通过CCD物镜的调整,均可成像在CCD上。

　　图3中,对于被测望远系统目镜,分划板P的像为P′,有公式:

　　(式中b为被测系统的线视差值,x为分划板P经过被测系统目镜的像P′离目镜的距离,f′M为被测系统的目镜焦距)

　　对于CCD物镜,P′成像在CCD面上,有公式:

　　(式中δ为CCD物镜的移动量,δ2为CCD物镜和被测系统目镜的间距,f′C为CCD物镜的焦距)

　　由上面的公式可得:

　　因为δ2 x,所以有x≈δ2+x,联立以上两式可得被测系统线视差b和CCD物镜移动量δ之间关系为:

　　4　测量方法

　　调整CCD系统与准直系统和被测仪器同轴。调整CCD物镜靠近被测系统目镜处。将CCD物镜复位,即将CCD置于物镜焦面处。先调节被测系统视度,使CCD物镜对准直系统目标像精确成像。然后调整CCD物镜,使之对被测系统的分划板精确成像,记下移动量δ,代入公式即可计算出视度差值b。

　　提高该方法测量精度的关键是正确调焦位置的判断。调焦好坏可通过判断目标像或分划在CCD光敏面上的横向扫描值的锐度来判断。以狭缝像为例(如图4所示),图示即为狭缝的线扩展函数图,横坐标为CCD的各像元位置。调焦好时图形较尖,否则图形锐度就大。被测系统的前后视差可通过CCD物镜的前后移动方向即步进电机的正反转来判断。