双目头盔检测仪系统设计和实现

　　当前的双目仪器校准依靠人眼的主观判断, 检测的准确性与工作者的工作状态有关, 该检查仪在参照同一测试基准的前提下依次摄取图像, 如图 1 所示, 利用相应的算法对两图像的基本边缘进行精确定位[1], 最后根据边缘定位信息进行偏移距离的计算, 将两平行光管分划板的十字叉丝、标准目标之间的间距以亚像素单位表示, 并折算反演为角度偏移信息输出。

　　1 平行光管姿态判断

　　平行光管空间姿态可能出现三种情况的偏转即仰俯、旋转和滚动, 这都可以通过坐标检测出来, 头像源基准采用一个正十字, 十字交点的坐标为( x0, y0) , 经小平行光管光学系统成像情况如图 2 所示, 其中 1十字一个只包含旋转情况, 2十字只包含仰俯情况, 3十字只包含滚动情况, 4十字则包含三种情况, 据图可给出三种情况的角度偏差, 设成像十字交点的坐标为( xi, yi) 则:

　　旋转角

　　仰俯角

　　滚动角: 假设被测十字水平方向的直线方程可求为 =A+BX, 则式( 3) 可计算出滚动角。

　　上述式中 fx和 fy是系统的比例因子。

　　2 总体方案设计

　　按照双目显示器客观检查的功能要求, 检测仪系统总体框图如图 3 所示。其中光源系统、专用头盔固定调试装置、cmos图像捕获系统均布局在花岗岩光学平台上, 并分段装置于同一条精密型主导轨上, 此导轨为这三个单元系统的共同基准。

　　3 系统软件流程

　　本系统软件采用模块化设计思想, 整个软件系统分为五个模块, 分别是人机接口、仪器控制、图像采集, 图像处理和数据处理。根据检查仪系统原理, 结合软件设计方法, 本系统设计的软件操作流程是:( 1) 启动检查仪软件, 系统加载各参数, 完成系统的初始化;( 2) 进入主界面后, 如果要进行参数设置, 则打开参数设置界面, 设置参数, 参数设置成功后, 重新启动检查仪软件; 如果要利用并行光管进行基准定位, 则点击标准图像设置按钮进行基准定位; 如果不进行参数设置和基准定位, 即可进行头盔显示器检查步骤;( 3) 装载头盔, 将头盔左目移至摄像头前, 微调头盔位置, 以保证头盔左目光轴和摄像头光轴重合;( 4) 采集左目图像, 并检测, 保存检测数据;( 5) 将头盔目移至摄像头前, 微调头盔位置, 以保证头盔右目光轴和摄像头光轴重合;( 6) 采集右目图像, 并检测, 保存检测数据;( 7) 检查左目和右目结果或直接比较双目的结果, 判断头盔显示器左目和右目是否调整合格。操作流程中需要注意的是, 在测试完左目后, 移动头盔右目到摄像头前并调整头盔使右目光轴和摄像头光轴重合, 在这此过程中头盔只能做横向运动, 才能保证检查仪的正确性。系统主界面如图 4 所示。