CN107168005A - 基于旋转的大幅宽光学成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基于旋转的大幅宽光学成像系统的成像方法，包括：步骤一、配置成像相机视轴与卫星对地轴夹角大于0°，成像相机绕卫星对地轴匀速旋转；步骤二、成像相机处于初始位置，成像一次；成像相机转过一个角度，稳定后再次成像，前后两次成像之间有重合区域；重复成像相机旋转一个角度稳定后成像；步骤三、完成360°旋转，成像相机成像一次，保证与初始位置成像区域有重合；步骤四、重复步骤二和三，直至卫星离开观测区域上空。

Description

基于旋转的大幅宽光学成像方法
技术领域
本发明涉及光学遥感成像技术领域，特别涉及基于旋转的大幅宽光学成像方法。
背景技术
光学遥感卫星的发展趋势是大幅宽、高分辨率。现有卫星成像系统通过成像相机摆动实现拍摄幅宽，所以现有卫星成像系统的分辨率和幅宽是两个很难兼顾的指标，高分辨率大幅宽成像要求大口径大视场相机与超大规模探测器配合，极大的增加了载荷设计难度，不利于卫星的成本控制与轻小型化。本发明提出方案的主要优势是避免了使用超大规模探测器，并降低了大视场相机的设计难度。
发明内容
本发明解决的问题是现有卫星成像系统很难兼顾分辨率和幅宽两个指标，为解决所述问题，本发明提供基于旋转的大幅宽光学成像方法。
基于旋转的大幅宽光学成像系统的成像方法，包括：
步骤一、配置成像相机视轴与卫星对地轴夹角大于0°，成像相机绕卫星对地轴匀速旋转；
步骤二、成像相机处于初始位置，成像一次；成像相机转过一个角度，稳定后再次成像，前后两次成像之间有重合区域；重复成像相机旋转一个角度稳定后成像；
步骤三、完成360°旋转，成像相机成像一次，保证与初始位置成像区域有重合；
步骤四、重复步骤二和三，直至卫星离开观测区域上空。
进一步，成像相机与卫星相对固定，成像时，卫星绕对地轴匀速转动。
进一步，成像相机通过旋转机构连接于卫星平台，成像相机与旋转机构相对固定，成像时，旋转机构绕卫星对地轴旋转。
进一步，成像相机视轴与卫星对地轴的倾斜角度为：成像相机视轴绕卫星对地轴旋转速度不能小于单位为rad/s，成像相机的帧频为A为单个相机对星下点一次成像的幅面沿穿轨方向长度，B为单个相机对星下点一次成像的幅面沿轨方向长度,R为地球半径，H为卫星轨道高度，V为卫星的飞行速度,L为要求的成像幅宽。
本发明还提供基于旋转的大幅宽光学成像系统的成像方法，包括：
步骤a、配置成像相机视轴与卫星对地轴夹角大于0°，成像相机匀速旋转，并同步成像；
步骤b、利用图像复原算法进行去模糊处理，得到图像。
进一步，成像相机视轴与卫星对地轴的倾斜角度为：成像相机视轴绕卫星对地轴旋转速度不能小于单位为rad/s，成像相机的帧频为A为单个相机对星下点一次成像的幅面沿穿轨方向长度，B为单个相机对星下点一次成像的幅面沿轨方向长度,R为地球半径，H为卫星轨道高度，V为卫星的飞行速度,L为要求的成像幅宽。
本发明的优点包括：
本发明提供的方案在卫星运动过程中，成像相机绕卫星对地轴旋转并拍摄，形成环形拍摄带，调整卫星运动的线速度和成像相机旋转速度之间的关系，可以满足卫星运动过程中覆盖的区域全拍摄，从而兼顾幅宽与分辨率，并且对成像相机无特别要求。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的基于旋转的大幅宽光学成像系统的相机安装偏转示意图；
图2是本发明第二实施例提供的基于旋转的大幅宽光学成像系统的结构示意图。
具体实施例方式
下文中，结合附图和实施例对本发明的精神和实质作进一步阐述。
本发明实施例提供的基于旋转的大幅宽光学成像系统包括：卫星、成像相机，所述成像相机视轴与卫星对地轴夹角大于0°，成像过程中相机绕卫星对地轴旋转。所述成像相机可以直接连接于卫星，卫星在行进中同时卫星对地轴旋转，带动相机绕卫星对地轴旋转；也可以是卫星与成像相机之间安装有旋转装置。
卫星在轨运行时，成像相机开机对地成像，过程中旋转机构360度旋转，成像相机对地拍摄得到圆环形区域。通过卫星前向飞行，相机成像的新圆环形成像区域与之前成像得到的圆环形区域有一定的重叠，以保证对成像区域内的无缝覆盖。申请人通过限定卫星行进中线速度和成像相机的安装参数以及旋转参数，实现卫星行进过程中，成像相机对所述环形拍摄带直径所限定的区域拍摄；从而提高拍摄幅宽，并且对相机口径无额外要求，即兼顾了幅宽和分辨率。
第一实施例
如图1所示，本实施例中，采用一个成像相机，成像相机直接连接于卫星平台，卫星平台连接帆板。单个相机对星下点一次成像的幅面大小为A×B(穿轨方向长度×沿轨方向长度),地球半径为R，卫星轨道高度为H，卫星的飞行速度为V,为了实现幅宽为L的大幅宽观测需求，需要将相机视轴与卫星对地轴的倾斜角度为：
为了保证成像覆盖区域无遗漏，要求成像相机旋转一圈，卫星的前进距离不能大于B，因为仅使用一个相机进行旋转成像，则卫星旋转速度不能小于单位为rad/s，若使用N个相机均匀分布实现旋转成像，则卫星平台或旋转机构的旋转速度为若保证相邻两次成像有50％的重合，以便于后期的图像处理，则相机的帧频
第二实施例
如图2所示，所述成像相机包括第一相机1和第二相机2，所述成像相机为面阵相机。当使用两个相机时，两个相机对称安装，相机视轴所在平面与卫星的对地轴平行，相机视轴与卫星对地轴的夹角均为
在本发明的其他实施例中，还可以根据应用需求对成像相机的数量及安装参数做适应性的修改，成像相机可以设为对称的两个相机、呈等边三角形分布的三个相机、非均匀的向同一方向偏转的几个相机等等，其核心即是相机视轴与星体对地轴成一定角度安装，通过旋转机构360度旋转实现环形或扇形区域覆盖，通过卫星的飞行实现沿轨方向的全覆盖。即要调整卫星运行速度与成像相机安装参数及运动参数的关系，使得成像相机的各个环形拍摄区域重合区域足够大，满足对星下拍摄区域完全覆盖的需求，同时优化调整卫星运行速度与成像相机安装参数及运动参数的关系，避免重复过大，增加数据处理量。
本发明提供的所述的基于旋转的大幅宽光学成像系统的成像方法有两种模式，第一种模式包括：
步骤一、成像相机匀速旋转；
步骤二、成像相机处于初始位置，成像一次；成像机构转过一个角度后停止转动待稳定后再次成像，前后两次成像之间有重合区域；然后重复旋转-停止-稳定-成像的步骤；
步骤三、完成360°旋转，成像相机成像一次，保证与初始位置成像区域有重合；
步骤四、重复步骤二和三，直至卫星离开观测区域上空。
后续还包括对成像数据进行处理，去掉重复部分得到整个幅宽内的图像，具体数据处理方法已为本领域技术人员所熟知，再此不再阐述。
第二种模式包括：
步骤a，成像相机360°匀速旋转，成像相机同步成像；
步骤b，利用图像复原算法进行去模糊处理，得到图像。
对图像进行去模糊处理的方法已为本领域人员所熟知，不再详述。
第一种模式相对于第二种模式的优点在于成像相机在稳定状态成像，成像效果好，但是相对耗时。第二种模式相对于第一种模式的优点是成像相机处于匀速运动状态，对整个幅宽进行成像的时间短，但是后续数据处理工作量大。

Claims (6)

1.基于旋转的大幅宽光学成像系统的成像方法，其特征在于，包括：
步骤一、配置成像相机视轴与卫星对地轴夹角大于0°，成像相机绕卫星对地轴匀速旋转；
步骤二、成像相机处于初始位置，成像一次；成像相机转过一个角度，稳定后再次成像，前后两次成像之间有重合区域；重复成像相机旋转一个角度稳定后成像；
步骤三、完成360°旋转，成像相机成像一次，保证与初始位置成像区域有重合；
步骤四、重复步骤二和三，直至卫星离开观测区域上空。
2.依据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，成像相机与卫星相对固定，成像时，卫星绕对地轴匀速转动。
3.依据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，成像相机通过旋转机构连接于卫星平台，成像相机与旋转机构相对固定，成像时，旋转机构绕卫星对地轴旋转。
4.依据权利要求2或3所述的成像方法，其特征在于，成像相机视轴与卫星对地轴的倾斜角度为：成像相机视轴绕卫星对地轴旋转速度不能小于单位为rad/s，成像相机的帧频为A为单个相机对星下点一次成像的幅面沿穿轨方向长度，B为单个相机对星下点一次成像的幅面沿轨方向长度,R为地球半径，H为卫星轨道高度，V为卫星的飞行速度,L为要求的成像幅宽。
5.基于旋转的大幅宽光学成像系统的成像方法，其特征在于，包括：
步骤a、配置成像相机视轴与卫星对地轴夹角大于0°，成像相机匀速旋转，并同步成像；
步骤b、利用图像复原算法进行去模糊处理，得到图像。
6.权利要求5所述的成像方法，其特征在于，成像相机视轴与卫星对地轴的倾斜角度为：成像相机视轴绕卫星对地轴旋转速度不能小于单位为rad/s，成像相机的帧频为A为单个相机对星下点一次成像的幅面沿穿轨方向长度，B为单个相机对星下点一次成像的幅面沿轨方向长度,R为地球半径，H为卫星轨道高度，V为卫星的飞行速度,L为要求的成像幅宽。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108965708A (zh) * 2018-07-24 2018-12-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 利用小视场相机实现大视场广域搜索的成像系统及方法
CN109828362A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 武汉大学 一种基于整星快摆的超大幅宽成像方法
CN110243345A (zh) * 2019-05-17 2019-09-17 中国科学院上海技术物理研究所 一种基于旋转大幅宽光学成像的像移分析计算方法
CN110906906A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 王睿 一种增加遥感图像测绘精度方法
CN111561936A (zh) * 2020-05-19 2020-08-21 中国科学院微小卫星创新研究院 旋转大幅宽光学卫星精准处理方法及系统
CN111609857A (zh) * 2020-06-01 2020-09-01 中国科学院微小卫星创新研究院 一种空间碎片定轨遍历观测方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808361A (en) * 1971-02-10 1974-04-30 Messerschmitt Boelkow Blohm Method and device for line-by-line photographing of an object
CN1358392A (zh) * 1999-06-25 2002-07-10 阿斯特罗文森国际公司 提供来自同步地球轨道的实时、连续地球监测和相关服务的直播成像卫星系统装置和方法
CN1804720A (zh) * 2005-01-12 2006-07-19 中国科学院沈阳自动化研究所 一种全向立体视觉成像方法及装置
CN103983231A (zh) * 2014-05-16 2014-08-13 上海微小卫星工程中心 一种底座及使用该底座的红外地平仪
CN104071354A (zh) * 2014-05-28 2014-10-01 上海微小卫星工程中心 一种卫星壳体及使用该壳体的卫星
CN204096095U (zh) * 2014-09-01 2015-01-14 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 一种无人机全角度影像航拍装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808361A (en) * 1971-02-10 1974-04-30 Messerschmitt Boelkow Blohm Method and device for line-by-line photographing of an object
CN1358392A (zh) * 1999-06-25 2002-07-10 阿斯特罗文森国际公司 提供来自同步地球轨道的实时、连续地球监测和相关服务的直播成像卫星系统装置和方法
CN1804720A (zh) * 2005-01-12 2006-07-19 中国科学院沈阳自动化研究所 一种全向立体视觉成像方法及装置
CN103983231A (zh) * 2014-05-16 2014-08-13 上海微小卫星工程中心 一种底座及使用该底座的红外地平仪
CN104071354A (zh) * 2014-05-28 2014-10-01 上海微小卫星工程中心 一种卫星壳体及使用该壳体的卫星
CN204096095U (zh) * 2014-09-01 2015-01-14 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 一种无人机全角度影像航拍装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108965708A (zh) * 2018-07-24 2018-12-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 利用小视场相机实现大视场广域搜索的成像系统及方法
CN108965708B (zh) * 2018-07-24 2020-06-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 利用小视场相机实现大视场广域搜索的成像系统及方法
CN109828362A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 武汉大学 一种基于整星快摆的超大幅宽成像方法
CN109828362B (zh) * 2019-01-30 2020-07-07 武汉大学 一种基于整星快摆的超大幅宽成像方法
CN110243345A (zh) * 2019-05-17 2019-09-17 中国科学院上海技术物理研究所 一种基于旋转大幅宽光学成像的像移分析计算方法
CN110906906A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 王睿 一种增加遥感图像测绘精度方法
CN111561936A (zh) * 2020-05-19 2020-08-21 中国科学院微小卫星创新研究院 旋转大幅宽光学卫星精准处理方法及系统
CN111609857A (zh) * 2020-06-01 2020-09-01 中国科学院微小卫星创新研究院 一种空间碎片定轨遍历观测方法及系统

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