一种平显组合仪组件精度快速校准终端及校准方法与流程

1.本发明属于机载航电设备校准领域，具体涉及一种平显组合仪组件精度快速校准终端及校准方法。


背景技术：

2.平显组合仪组件精度校准指通过电子调节的方式，使得平显组合仪组件显示平显投影装置投影画面的位置达到理论的理想位置的容差范围内。目前，传统的平显组合仪组件投影精度校准方式精度较低，造成测量精度偏差较大而无法满足产品性能要求，部分安全关键符号显示精度偏差较大，进而影响飞行安全性。另外传统的校准方式校准过程繁琐耗时且对人员、设备、环境要求较多。
3.因此，需要提供一种校准精度高、校准过程无需人工测量计算、对校准环境无要求的平显组合仪组件精度快速校准终端及校准方法。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术校准平显组合仪组件精度的问题。
5.本发明的目的在于，提供一种平显组合仪组件精度快速校准终端，所述校准终端包括：
6.标准图像生成单元，用于生成标准图像；
7.图像采集单元，用于采集图像；
8.数据处理及传输单元，用于计算组合仪位置控制参数，根据图像采集单元采集到的显示图像及标准图像的差异计算校准参数，将其传输给图形投射单元以及平显组合仪组件中的校准参数存储模块；
9.图像投射单元，用于接收标准图像生成单元发送的标准图像并以等效平显组合仪所对应的平显投影装置的投影效果投射标准图像；以及
10.组合仪定位装置，用于定位组合仪，并根据数据处理及传输单元发送的控制参数控制组合仪定位装置进行三维移动和转动。
11.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述图像采集单元为具有拍摄超过平显景深能力并且视场大于40
°×
40
°
的采集单元。
12.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述标准图像用于辅助平显显示视轴校准和平显显示画面滚转校准。
13.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述标准图像中用于视轴校准的图像包括一个半径等于被测平显视精度要求上限的空心圆形图案；用于画面滚转校准的图案包括分散在圆形四周的四根线段组成，所述四根线段相对于竖直方向偏转角等于被测平显显示画面滚转角度精度上限值。
14.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述数据处理及传输单元还包括校靶处理软件，所述校靶处理软件用于生成十字模板图形；所述
十字模板图形为十字线；所述十字线的长宽等于待处理画面的最大分辨率尺寸，且十字线的中心点值为标准值。
15.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述校靶处理软件的工作流程如下：
16.识别图像采集单元发送的采集到的标准图像中的圆形图案；
17.计算得到圆形图案内部全部像素点的坐标值，记为(xm，ym)～(xn，yn)，将圆形图案中心点的坐标值记为(x0，y0)；
18.计算视轴校准参数中横向偏移量和纵向偏移量，横向偏移量h0＝x0-a0，纵向偏移量v0＝y0-b0；
19.通过标准图像进行滚转校准。
20.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述滚转校准的步骤如下：
21.将十字模板图案中心点依次放置在之前采集到的(xm，ym)～(xn，yn)坐标位置，并进行图像识别；
22.当十字模板图案中的竖线与采集到的滚转校准图案中四根线段相交数量小于2根线段时，则认为显示画面的滚转正常；
23.当相交数量等于2根线段时，认为显示画面的滚转需要校准；
24.如果是与左下右上线段相交则需要顺时针调节，如果是与右下左上线段相交则需要逆时针调节。
25.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端，还具有这样的特征，所述调节的滚转值通过校靶处理软件测量，按需要调整的转动方向旋转采集到的校准画面，直至交点数量由2根变为0根，则该旋转角度d为滚转值。
26.本发明的另一目的在于，提供一种基于上述任一项所述的平显组合仪组件精度快速校准终端的校准方法，所述方法包括如下步骤：
27.s1：通过组合仪定位装置安装平显组合仪，并通过数据处理及传输单元发送的控制参数控制组合仪定位装置进行三维移动和转动，将组合仪定位在理想位置；
28.s2：标准图形处理生成单元生成标准图形发送给图形投射单元；
29.s3：图形投射单元向平显组合仪组件投射标准画面，使得平显组合仪组件上的组合镜显示出标准画面；
30.s4：使用图像采集单元采集显示在组合仪上显示的画面并转换格式后发送给数据处理及传输单元；
31.s5：数据处理及传输单元接收图像采集单元发送的显示画面和标准图像生成单元发送的标准画面，并通过计算得到显示画面与理想位置的标准图像的偏差，将偏差转换为校准参数发送给平显组合仪上的校准参数存储模块；
32.s6：数据处理及传输单元将校准参数同时发送给图像投射单元，使图像投射单元投射出校准后的画面；
33.s7：图像采集单元再次采集组合仪上的显示画面并将显示的画面转换格式后发送给数据处理及传输单元，数据处理及传输单元计算当前显示画面位置与理想位置图像的偏差值。若仍存在偏差则根据偏差调整校准参数后，通过数据处理及传输单元将校准参数发
送给图形投射单元和数据处理及传输单元，重复此过程直至偏差在容差范围之内。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果：
35.本发明所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端采用图像采集及图像处理技术完成投影画面的自动采集及计算，提高采集效率、精度及计算准确度，避免了引入人为误差；采用标准组合仪位置参数自动控制组合仪位置，避免引入安装误差。
36.本发明所提供的平显投影装置投影精度快速校准方法采用环路反馈的方法，完成组合仪显示画面的自动校准，能够实现高精度校准、自动化校准、低成本校准以及高效率校准。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1：本发明实施例所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端的结构示意图；
39.图2：本发明实施例所提供的平显投影装置投影精度快速校准方法的流程图；
40.图3：本发明实施例所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端中的标准图像；
41.图4：本发明实施例所提供的平显组合仪组件精度快速校准终端中的十字模板图案。
具体实施方式
42.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的校准终端及校准方法作具体阐述。
43.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
45.术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
46.如图1-4所示，提供了一种平显组合仪组件精度快速校准终端，所述校准终端包括：
47.标准图像生成单元4，用于生成标准图像3；
48.图像采集单元6，用于采集图像；
49.数据处理及传输单元7，用于计算组合仪位置控制参数，根据图像采集单元采集到的显示图像5及标准图像3的差异计算校准参数10，将其传输给图形投射单元2以及平显组合仪组件中的校准参数存储模块8；
50.图像投射单元2，用于接收标准图像生成单元4发送的标准图像3并以等效平显组合仪所对应的平显投影装置的投影效果投射标准图像；以及
51.组合仪定位装置1，用于定位组合仪，并根据数据处理及传输单元7发送的控制参数9控制组合仪定位装置进行三维移动和转动。
52.组合仪定位装置1可以采用机械转臂实现，机械转臂上具有平显组合仪组件精度快速校准终端到平显组合仪组件的安装接口，该机械转臂可以根据控制参数将组合仪置于理想的设计眼位。图像采集单元6可以通过商用摄像头及图形采集板卡实现，将采集到的视频转换为rgb信号或其他便于处理器处理的信号。数据处理及传输单元7，可通过cpu、dsp或fpga实现，通过图像处理实现显示图像与理想图像的比对，从而计算出校准参数。同时该处理单元中的软件具有根据理想的组合仪位置三维坐标，计算理想的组合仪位置控制参数的转换算法。标准图像生成单元4可基于ari nc818通用视频模块或gpu实现，用于生成平显投影装置可以直接接受并显示的视频格式的标准图像3图形投射单元2可基于原平显光学系统设计实现或采用商用可调节投影模块实现，用于投射等效该平显组合仪所对应的平显投影装置的投影效果的图像。
53.在部分实施例中，所述图像采集单元6为具有拍摄超过平显景深能力并且视场大于40
°×
40
°
的采集单元。
54.在部分实施例中，所述标准图像3用于辅助平显显示视轴校准和平显显示画面滚转校准。
55.在部分实施例中，所述标准图像3中用于视轴校准的图像包括一个半径等于被测平显视精度要求上限的空心圆形图案；用于画面滚转校准的图案包括分散在圆形四周的四根线段组成，所述四根线段相对于竖直方向偏转角等于被测平显显示画面滚转角度精度上限值。
56.在部分实施例中，所述数据处理及传输单元7还包括校靶处理软件，所述校靶处理软件用于生成十字模板图形；所述十字模板图形为十字线；所述十字线的长宽等于待处理画面的最大分辨率尺寸，且十字线的中心点值为标准值。
57.在部分实施例中，所述校靶处理软件的工作流程如下：
58.识别图像采集单元6发送的采集到的标准图像中的圆形图案；
59.计算得到圆形图案内部全部像素点的坐标值，记为(xm，ym)～(xn，yn)，将圆形图案中心点的坐标值记为(x0，y0)；
60.计算视轴校准参数中横向偏移量和纵向偏移量，横向偏移量h0＝x0-a0，纵向偏移量v0＝y0-b0；
61.通过标准图像3进行滚转校准。
62.在部分实施例中，所述滚转校准的步骤如下：
63.将十字模板图案中心点依次放置在之前采集到的(xm，ym)～(xn，yn)坐标位置，并进行图像识别；
64.当十字模板图案中的竖线与采集到的滚转校准图案中四根线段相交数量小于2根
线段时，则认为显示画面的滚转正常；
65.当相交数量等于2根线段时，认为显示画面的滚转需要校准；
66.如果是与左下右上线段相交则需要顺时针调节，如果是与右下左上线段相交则需要逆时针调节。
67.在部分实施例中，所述调节的滚转值通过校靶处理软件测量，按需要调整的转动方向旋转采集到的校准画面，直至交点数量由2根变为0根，则该旋转角度d为滚转值。
68.在部分实施例中，基于上述任一实施例所述的平显组合仪组件精度快速校准终端的校准方法包括如下步骤：
69.s1：使用组合仪定位装置1将平显组合仪组件安装在平显组合仪组件精度快速校准终端上，数据处理及传输单元7根据组合仪的理想三维坐标l＝(lx,ly,lz)计算机械臂需要移动的偏移量m1，组合仪定位装置1接收m1并将组合仪移动及转动到理想的组合仪位置；
70.s2：标准图形生成单元4生成ari nc818格式的标准画面图像3传输给图形投射单元2；
71.s3：使用图像投射单元2向平显组合仪组件投射标准画面，使得平显组合仪组件的组合镜上显示出标准画面；
72.s4：使用图像采集单元6采集显示在组合仪上显示的画面并转换格式为rgb后发送给数据处理及传输单元7；
73.s5：使用数据处理及传输单元7接收图像采集单元6发送的显示画面和标准图像生成单元发送的标准画面，计算当前采集到显示图像与理想位置图像的俯仰偏差px、横滚偏差值rx、方位偏差值ax，并将偏差值作为校准参数10通过rs232总线发送给给平显组合仪上的校准参数存储模块8；
74.s6：使用数据处理及传输单元7将校准参数同时发送给图形投射单元2，使图形投射单元2投射出校准后的画面；
75.s7：使用图形采集单元6再次采集组合仪上的显示画面并将显示的画面转换格式后发送给数据处理及传输单元7，数据处理及传输单元7计算当前显示画面位置与理想位置图像的偏差值。若仍存在偏差则根据偏差调整校准参数后，通过数据处理及传输单元7将校准参数发送给图形投射单元2和数据处理及传输单元7，重复此过程直至偏差在容差范围之内。
76.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。