光學跟蹤器

高精度的光學跟蹤器是增強現實(augmented reality,AR)實現精確註冊的關鍵。光學跟蹤器的靜態誤差、動態誤差、圖像噪聲等對增強現實註冊的精度有很大的影響，因此如何預測和評估光學跟蹤器的姿態精度是光學跟蹤器設計者需要解決的關鍵技術問題之一。 ^[2] 

在星光制導的空間飛行器中是由星跟蹤器來提供精確的空間方位信息。自七十年代以來，由於，電荷耦合器件(CCD)的問世使星跟蹤器的精度、穩定性和可靠性都得到了大大地提高。以CCD作為探測器的星跟蹤器應用圖像求心技術可以獲得比象素角分辨率還要高的測量和跟蹤精度。星跟蹤器光學系統的結構參數、成像質量和最佳離焦量(用來獲得最佳的點擴散函數)的選擇對提高測量和跟蹤精度都是至關重要的。

通常的光學系統對目標細節的分辮能力和所接收到的能量與口徑大小密切相關。由於星跟蹤器所探測的是點目標,因此不存在細節的分辨問題，它的口徑完全由系統所要獲得的信噪比，也可以説由所能接收到的能量所決定。星跟蹤器光學系統的信噪比除口徑外尚與星光輻射、焦面技術和CCD光電特性有關。

對於選定的CCD器件焦距和視場是成反比的。焦距越長象素角分辮率越高就越有利於提高跟蹤和測量精度，但是由於視場變小使得在視場內瞬時探測的制導星數減少又不利於提高測量和跟蹤精度。焦距和視場的選取應根據具體使用要求加以權衡。 ^[3] 

應用內插求心技術來提高測量和跟蹤精度的光學系統必須保證星像在CCD上的點擴散函數是對稱的。引起點擴散函數失對稱的光學系統像差有彗差、像散和倍率色差。彗差將使星像的亮度中心朝向光軸移動,像散使其點擴散函數變成兩個相互分離且又垂直的線擴散函數,倍率色差致使各色星像亮度中心(色心)不重合。這三種像差是首先要考慮校正的。其次是畸變及其像面彎曲的校正，它們將會使測量和跟蹤精度隨視場而變化。為使不同波長的輻射通量在CCD上照射相同的面積(例如3只3個象素),那麼不同波長的星像必須重合。因此,位置色差、二級光譜等也必須加以校正。 ^[4]