CN109660791B - 一种在轨航天相机系统像散辨别方法 - Google Patents

一种在轨航天相机系统像散辨别方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的在轨航天相机系统像散辨别方法，通过建立在轨成像图片坐标系，并根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散及像散的方向和程度，最终结合地面装调记录及光学设计理论，通过对相机进行在轨调整，使在轨相机系统传函提高至最优状态。

Description

一种在轨航天相机系统像散辨别方法
技术领域
本发明涉及空间遥感技术领域，特别涉及一种在轨航天相机系统像散辨别方法。
背景技术
在航天遥感领域，随着国家对地详查的需求逐步提高，大口径长焦距航天相机已成为主流的发展趋势。但体积和重量的增加同样为航天相机带来新的挑战。即太空失重环境导致的原本地面带重力装调性能良好的相机，在发射入轨后像质变差的现象更加明显。为解决此难题，很多研究机构提出了采用在轨检测及调整技术进行入轨后航天相机的在轨校正。校正方法一般是通过对光学系统的某块透镜或反射镜进行位姿调整，提高航天相机的成像性能。但在轨调整策略一直处于理论研究，由于太空中不具备检测装置及检测条件，因此不能像地面装调那样通过干涉仪获取系统像差信息，然后便可快速高效地消除像差，将像质收敛至最优。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可有效提高航天相机的成像性能的在轨航天相机系统像散辨别方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种在轨航天相机系统像散辨别方法，包括下述步骤
建立在轨成像图片坐标系，其中，成像图片的沿轨飞行方向定为X轴，沿所述飞行方向的右手侧定为Y轴；
根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散。
在一些较佳的实施例中，在进行根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散的步骤前还包括下述步骤：
将所述成像图片放大至像元级并查找目标图像。
在一些较佳的实施例中，所述目标图像为圆形或者直线形。
在一些较佳的实施例中，在根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散的步骤中，具体为：
若所述目标图像在各方向像元占比均匀，则说明所述相机像散可忽略；
若所述目标图像在X轴方向出现拖尾且无角度倾斜，则说明所述相机具有0度像散；
若所述目标图像在Y轴方向出现拖尾且无角度倾斜，则说明所述相机具有90度像散；
若所述目标图像在+X+Y及-X-Y方向出现拖尾且方向为与X轴成45度角，则说明所述相机具有-45度像散；
若所述目标图像在-X+Y及+X-Y方向出现拖尾且方向为与X轴成45度角，则说明所述相机具有+45度像散；
若所述目标图像出现的拖尾方向非沿坐标轴方向或与坐标轴成45度角方向，则说明所述相机同时具有90/0度和+45/-45度方向的像散。
在一些较佳的实施例中，在完成根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散的步骤后，还包括下述步骤：
判断所述相机出现像散的程度。
在一些较佳的实施例中，若若拖尾像元数为1-2个，则判断所述相机有轻微像散；若拖尾像元为3-4个，则判断所述相机有中度像散；若拖尾像元数大于5个，则判断所述相机有严重像散。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的在轨航天相机系统像散辨别方法，通过建立在轨成像图片坐标系，并根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散及像散的方向和程度，最终结合地面装调记录及光学设计理论，通过对相机进行在轨调整，使在轨相机系统传函提高至最优状态。
本发明提供的在轨航天相机系统像散辨别方法，可为大口径长焦距航天相机进行在轨调整提供理论依据，并为在轨调整后相机提供信息反馈，同时可作为航天相机成像性能检测方案，利用相机本身成像功能进行自检测、自校正，可显著提高产品效率及降低产品研发成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的为本发明实施例提供了一种在轨航天相机系统像散辨别方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的在轨成像图片坐标系。
图3中(a)为本发明实施例提供的无像散的圆形目标成像图片示意；
图3中(b)为本发明实施例提供的0度像散的圆形目标成像图片示意；
图3中(c)为本发明实施例提供的90度像散的圆形目标成像图片示意；
图3中(d)为本发明实施例提供的-45度像散的圆形目标成像图片示意；
图3中(e)为本发明实施例提供的+45度像散的圆形目标成像图片示意。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1为本发明实施例提供了一种在轨航天相机系统像散辨别方法的步骤流程图，包括下述步骤：
步骤S110：建立在轨成像图片坐标系。
请参阅图2，为本发明实施例提供的在轨成像图片坐标系，其中，以地面100为参照物，根据相机200飞行方向，成像图片300的沿轨飞行方向定为X轴，沿所述飞行方向的右手侧定为Y轴。
步骤S120：根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散；
在一些较佳的实施例中，在进行根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散的步骤前还包括将所述成像图片放大至像元级并查找目标图像的步骤。
在一些较佳的实施例中，所述目标图像为圆形或者直线形。
具体地，请参阅图3中(a)，若所述目标图像在各方向像元占比均匀，则说明所述相机像散可忽略；
具体地，请参阅图3中(b)，若所述目标图像在X轴方向出现拖尾且无角度倾斜，则说明所述相机具有0度像散；
具体地，请参阅图3中(c)，若所述目标图像在Y轴方向出现拖尾且无角度倾斜，则说明所述相机具有90度像散；
具体地，请参阅图3中(d)，若所述目标图像在+X+Y及-X-Y方向出现拖尾且方向为与X轴成45度角，则说明所述相机具有-45度像散；
具体地，请参阅图3中(e)，若所述目标图像在-X+Y及+X-Y方向出现拖尾且方向为与X轴成45度角，则说明所述相机具有+45度像散；
具体地，若所述目标图像出现的拖尾方向非沿坐标轴方向或与坐标轴成45度角方向，则说明所述相机同时具有90/0度和+45/-45度方向的像散。
可以理解，本发明上述实施例通过某些直线及圆形特征的识别，能够精确地判断出相机具有一定程度的像散。
步骤S130：判断所述像散的程度。
在一些较佳的实施例中，若拖尾像元数为1-2个，则判断所述相机有轻微像散；若拖尾像元为3-4个，则判断所述相机有中度像散；若拖尾像元数大于5个，则判断所述相机有严重像散。
可以理解，像散作为像差的主要组成部分，最终通过消除像散，可有效提高航天相机的成像性能。
本发明提供的在轨航天相机系统像散辨别方法，建立在轨成像图片坐标系，根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散及像散的方向和程度，最终结合地面装调记录，通过对相机进行在轨调整，使得最终相机系统传函提高至最优状态。
本发明提供的在轨航天相机系统像散辨别方法，可为大口径长焦距航天相机进行在轨调整提供理论依据，并为在轨调整后相机提供信息反馈，同时可作为航天相机成像性能检测方案，利用相机本身成像功能进行自检测、自校正，可显著提高产品效率及降低产品研发成本。
本发明提供的在轨航天相机系统像散辨别方法，适用于一切装备线阵或面阵探测器的在轨航天相机。
当然本发明的在轨航天相机系统像散辨别方法还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (3)

1.一种在轨航天相机系统像散辨别方法，其特征在于，包括下述步骤
建立在轨成像图片坐标系，其中，成像图片的沿轨飞行方向定为X轴，沿所述飞行方向的右手侧定为Y轴；
将所述成像图片放大至像元级并查找目标图像；
根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散；及
判断所述像散的程度；
在根据所述成像图片判断所述相机是否出现像散的步骤中，具体为：
若所述目标图像在各方向像元占比均匀，则说明所述相机像散可忽略；
若所述目标图像在X轴方向出现拖尾且无角度倾斜，则说明所述相机具有0度像散；
若所述目标图像在Y轴方向出现拖尾且无角度倾斜，则说明所述相机具有90度像散；
若所述目标图像在+X+Y及-X-Y方向出现拖尾且方向为与X轴成45度角，则说明所述相机具有-45度像散；
若所述目标图像在-X+Y及+X-Y方向出现拖尾且方向为与X轴成45度角，则说明所述相机具有+45度像散；
若所述目标图像出现的拖尾方向非沿坐标轴方向且非与坐标轴成45度角方向，则说明所述相机同时具有90/0度和+45/-45度方向的像散。
2.如权利要求1所述的在轨航天相机系统像散辨别方法，其特征在于，所述目标图像为圆形或者直线形。
3.如权利要求1所述的在轨航天相机系统像散辨别方法，其特征在于，判断所述像散的程度具体为：
若拖尾像元数为1-2个，则判断所述相机有轻微像散；若拖尾像元为3-4个，则判断所述相机有中度像散；若拖尾像元数大于5个，则判断所述相机有严重像散。
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