论文部分内容阅读
大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是一架我国科学家自主创新设计和研制的反射施密特望远镜，是世界上光谱获取率最高的望远镜。LAMOST采用并行可控的光纤定位技术，可在数分钟的时间里将光纤按星表位置精确定位，并提供光纤位置的微调。4000个光纤定位单元在焦面上以25.6mm等距离排列，每个单元驱动光纤在直径33mm的范围内工作。光纤定位单元采用双回转运动形式，由两只步进电机驱动，最大定位误差40μm。并行可控式光纤定位技术解决了同时精确定位4000个观测目标的难题，这是一项国际领先的技术创新。该望远镜坐落在国家天文台兴隆观测站，作为国家设备向天文界开放。随着项目建设在二十一世纪初的完成，它将使我国天文学在大规模光学光谱观测中，在大视场天文学研究上，居于国际领先的地位。摄像机测量标定系统是分区并行可控式光纤定位系统中关键子系统之一。本文围绕摄像机测量标定系统为核心，主要完成以下研究任务：
(1)提出了两种CCD摄像机标定模型，一种是内外参数摄像机标定模型，另外一种是多项式摄像机标定模型，后者模型是基于前者理论模型实现的。在研究这两种标定模型的基础上，详细介绍了光重心法，LM算法，最小二乘算法等一系列数学拟合优化方法。经过大量的实验证明这两种模型能大大地简化了计算量，能快速、方便地对摄像机系统进行标定和像差修正。
(2)以多项式摄像机标定模型，提出一种多工位，单个小尺度标定靶对摄像机大视场进行差分拼接标定。实验结果证明，采用差分拼接标定技术，可以实现对大视场进行高精度标定，并成功使用于LAMOST球冠状小焦面系统4000个光纤定位单元跑合测试中。
(3)根据对星像观测的要求以及单元的定位方式，确立了所需的7个定位参数。在现场环境复杂多变情况下，提出了一种可行性的摄像机现场标定方法，并在此基础上研究了在复杂现场环境下获取定位参数的具体流程和可行性算法，包括基于最小二乘拟合圆算法，空间坐标旋转算法等等。通过模拟星像观测仿真测试和现场星像试观测证明，定位参数精度能很好满足观测需求。目前LAMOST望远镜试观测光谱获取率已达90％以上。