LAMOST光纖定位系統(tǒng)攝像機標定技術(shù)研究.pdf

1、大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡(LAMOST)是一架我國科學(xué)家自主創(chuàng)新設(shè)計和研制的反射施密特望遠鏡，是世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。LAMOST采用并行可控的光纖定位技術(shù)，可在數(shù)分鐘的時間里將光纖按星表位置精確定位，并提供光纖位置的微調(diào)。4000個光纖定位單元在焦面上以25.6mm等距離排列，每個單元驅(qū)動光纖在直徑33mm的范圍內(nèi)工作。光纖定位單元采用雙回轉(zhuǎn)運動形式，由兩只步進電機驅(qū)動，最大定位誤差40μm。并行可控式光纖定位技術(shù)解

2、決了同時精確定位4000個觀測目標的難題，這是一項國際領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新。該望遠鏡坐落在國家天文臺興隆觀測站，作為國家設(shè)備向天文界開放。隨著項目建設(shè)在二十一世紀初的完成，它將使我國天文學(xué)在大規(guī)模光學(xué)光譜觀測中，在大視場天文學(xué)研究上，居于國際領(lǐng)先的地位。攝像機測量標定系統(tǒng)是分區(qū)并行可控式光纖定位系統(tǒng)中關(guān)鍵子系統(tǒng)之一。本文圍繞攝像機測量標定系統(tǒng)為核心，主要完成以下研究任務(wù)：
　　 (1)提出了兩種CCD攝像機標定模型，一種是內(nèi)外參數(shù)攝像

3、機標定模型，另外一種是多項式攝像機標定模型，后者模型是基于前者理論模型實現(xiàn)的。在研究這兩種標定模型的基礎(chǔ)上，詳細介紹了光重心法，LM算法，最小二乘算法等一系列數(shù)學(xué)擬合優(yōu)化方法。經(jīng)過大量的實驗證明這兩種模型能大大地簡化了計算量，能快速、方便地對攝像機系統(tǒng)進行標定和像差修正。
　　 (2)以多項式攝像機標定模型，提出一種多工位，單個小尺度標定靶對攝像機大視場進行差分拼接標定。實驗結(jié)果證明，采用差分拼接標定技術(shù)，可以實現(xiàn)對大視場進行高

4、精度標定，并成功使用于LAMOST球冠狀小焦面系統(tǒng)4000個光纖定位單元跑合測試中。
　　 (3)根據(jù)對星像觀測的要求以及單元的定位方式，確立了所需的7個定位參數(shù)。在現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變情況下，提出了一種可行性的攝像機現(xiàn)場標定方法，并在此基礎(chǔ)上研究了在復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境下獲取定位參數(shù)的具體流程和可行性算法，包括基于最小二乘擬合圓算法，空間坐標旋轉(zhuǎn)算法等等。通過模擬星像觀測仿真測試和現(xiàn)場星像試觀測證明，定位參數(shù)精度能很好滿足觀測需求。目前L