CN106525002A - 一种tdiccd像移检测及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种TDICCD像移检测补偿方法，不同于机械像移补偿以及激光测距像移补偿方案，在未知高程遥感探测的载荷配置上，仅增加一台CMOS小相机以及适量的运算资源，实时检测未知高程下地物在TDICCD焦面上的像移速度，利用给定算法实时计算积分时间T_int，实现像移补偿，可一定程度上改善由于像移导致的图像质量退化。在深空探测任务中，由于待探测星球的高程信息未知，因此利用传统的计算方法来获得积分时间不可行，本发明采用CMOS+TDICCD双相机模式实现像移补偿，具备星上可实现性，有效提高原始图像质量。

Description

一种TDICCD像移检测及补偿方法

技术领域

本发明涉及一种TDICCD像移检测以及补偿方法，属于航天遥感技术领域。

背景技术

TDICCD的积分时间必须和焦面上的图像移动速度相匹配。两者失配将产生像移，像移的存在会导致图像模糊，灰度失真，对比度和分辨率下降等问题，极大地影响了成像的质量，进而造成目标难以识别或无法提取，所以必须对其进行像移补偿。

空间光学TDICCD相机像移产生的原因较多，目前主要是针对由于飞行器前向飞行造成的前向像移的补偿问题。目前大多采用机械式像移补偿法、光学式像移补偿法，这些方法相对来说代价较大。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种TDICCD像移检测以及补偿方法，采用CMOS+TDICCD像移补偿模式，在未知高程遥感探测任务中，不依赖于卫星轨道高度等信息，利用一台CMOS小相机以及适量的运算资源，实时检测地物在TDICCD焦面上的像移速度，进而得出目标成像点的积分时间，实现像移补偿，在很大程度上改善由于像移导致的图像质量退化，使图像质量大大提高。

本发明的技术解决方案是：一种TDICCD像移检测以及补偿方法，步骤如下：

步骤一：如图2所示选取典型地物，对多种典型地物在时间间隔为Δt的多幅图像中的像元位置差来做平均得出ΔL，利用公式(1)获得CMOS像面上的像移速度V₂：

步骤二：对于安装在同一个平台上的两台相机，即TDICCD相机和CMOS相机来说，地物的运动速度是相同的，利用公式(2)得到TDICCD像移速度V₁：

式中，f₁为TDICCD相机焦距，V₁为像移速度；f₂为CMOS相机焦距，V₂为像移速度；

步骤三：设TDICCD相机的像元尺寸为d₁，利用TDICCD相机的像移速度V₁以及像元尺寸d₁，由下式(3)计算出TDICCD的积分时间；

从而完成实时检测，实现像移补偿功能。

所述第一步中，利用星载CMOS测速仪，通过对多种典型地物在时间间隔为Δt的多幅图像中的像元位置差来做平均，获得CMOS像面上的像移速度V₂。实现在未知高程遥感探测任务中，不依赖于卫星轨道高度信息，利用一台CMOS小相机以及适量的运算资源，实时检测地物在TDICCD焦面上的像移速度，进而得出目标成像点的积分时间，实现像移补偿。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用CMOS+TDICCD像移补偿模式，在未知高程遥感探测任务中，不依赖于卫星轨道高度等信息，利用一台CMOS小相机以及适量的运算资源，实时检测地物在TDICCD焦面上的像移速度，进而得出目标成像点的积分时间，实现像移补偿，在很大程度上改善由于像移导致的图像质量退化，使图像质量大大提高，可用于未知高程遥感探测任务。

附图说明

图1为像移速度示意图；

图2为CMOS测速仪像移检测示意图；

图3为本发明的方法原理图。

具体实施方式

本发明涉及一种TDICCD像移检测及补偿方法，像移速度计算的基本原理是，在短时间内对同一地物成像，得到两幅面阵图像，根据成像时间间隔和像移距离，可以得到像移速度，从而利用公式(1)(2)(3)可以计算得出TDICCD的积分时间。

本发明具体实施步骤如图3所示，过程如下：

图1所示卫星系统分别装备TDICCD相机和CMOS相机，假设卫星运行高程为H，TDICCD相机的焦距为f₁，像移速度为V₁；CMOS相机的焦距f₂，像移速度为V₂。地物运行速度为V_地，对于安装在同一个平台上的两台相机来说，地物的运动速度是相同的。因此存在以下比例关系：

因此有，

而V₂可以通过相同地物在CMOS测速相机上间隔时间为Δt的两幅图像上的位移ΔL计算得出，如下式：

设TDICCD相机的像元尺寸为d₁，有了TDICCD相机的像移速度V₁以及像元尺寸d₁，就由下式可以计算出TDICCD的积分时间T_int：

由于d₁，f₂，f₁，Δt都是可以精确测量的，f₂，f₁，Δt的测量误差不超过1/1000，因此积分时间Tint的误差主要来源于ΔL。利用多种典型地物在时间间隔为Δt的多幅图像中的像元位置差来做平均，从而减小ΔL的误差。

本发明首先通过分析空间光学探测任务中，像移存在的危害，提出利用星载CMOS测速仪，通过对多种典型地物在时间间隔为Δt的多幅图像中的像元位置差来做平均，获得CMOS像面上的像移速度V₂；进而结合相机焦距推算出TDICCD像移速度V₁；最后计算得到TDICCD的积分时间T_int，从而实现未知高程遥感探测任务中像移的实时检测及补偿。方法简单有效、经济适用，为提高空间遥感相机成像质量，提高相机工作的可靠性打下了良好的基础。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种TDICCD像移检测及补偿方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：对多种典型地物在时间间隔为Δt的多幅图像中的像元位置差来做平均得出ΔL，利用公式(1)获得CMOS像面上的像移速度V₂：

$V_2=\frac{\mathrm{\Δ}L}{\mathrm{\Δ}t}---\left(1\right)$

步骤二：对于安装在同一个平台上的两台相机，即TDICCD相机和CMOS相机来说，地物的运动速度是相同的，利用公式(2)得到TDICCD像移速度V₁：

$\frac{1}{V_1}=\frac{f_2}{V_2*f_1}---\left(2\right)$

式中，f₁为TDICCD相机焦距，V₁为像移速度；f₂为CMOS相机焦距，V₂为像移速度；

步骤三：设TDICCD相机的像元尺寸为d₁，利用TDICCD相机的像移速度V₁以及像元尺寸d₁，由下式(3)计算出TDICCD的积分时间；

$T_{\mathrm{int}}=\frac{d_1}{V_1}=\frac{d_1*f_2*\mathrm{\Δ}t}{\mathrm{\Δ}L*f_1}---\left(3\right)$

从而完成实时检测，实现像移补偿功能。

2.根据权利要求1所述的一种TDICCD像移检测及补偿方法，其特征在于：所述第一步中，利用星载CMOS测速仪，通过对多种典型地物在时间间隔为Δt的多幅图像中的像元位置差来做平均，获得CMOS像面上的像移速度V₂。