CN109672880B - 一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法 - Google Patents

一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109672880B
CN109672880B CN201811634601.2A CN201811634601A CN109672880B CN 109672880 B CN109672880 B CN 109672880B CN 201811634601 A CN201811634601 A CN 201811634601A CN 109672880 B CN109672880 B CN 109672880B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wide
space camera
drift angle
drift
grouping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811634601.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109672880A (zh
Inventor
解鹏
宋伟阳
金光
杨秀彬
徐伟
徐明林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201811634601.2A priority Critical patent/CN109672880B/zh
Publication of CN109672880A publication Critical patent/CN109672880A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109672880B publication Critical patent/CN109672880B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
    • H04N17/002—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for television cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/66—Remote control of cameras or camera parts, e.g. by remote control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法涉及光学遥感技术领域，解决了宽幅空间相机成像质量满足不了需求的问题，方法包括：对像面传感器进行分组；分别计算各组所对应的偏流角；计算判断根据步骤一的分组所得到的图像是否符合相机成像质量要求；计算模块在轨实时计算各组像面传感器中心的偏流角并传递给控制系统；控制系统接收偏流角信息并控制驱动系统对各组像面传感器进行调整；角度检测机构检测各组像面传感器的偏流角调整角度，计算模块判断是否满足角度调整误差要求。本发明首先实现宽幅空间相机分组偏流角实时调整，大大提高宽幅空间相机的成像质量，是一种更加精确的偏流角调整方法来改善成像质量，适用于空间相机的偏流角调整。

Description

一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法
技术领域
本发明涉及空间光学遥感技术领域，具体涉及一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法。
背景技术
随着空间相机几十年来的发展，其分辨率越来越高，幅宽越来越大，所获取的信息也越来越多，为人类生产生活提供了更多的便捷。随着近年来空间相机的发展，幅宽越来越大，宽幅相机被广泛的应用。
宽幅空间相机的传感器成像时需要满足一定的误差要求。空间相机在轨工作时，由于自身运动、地球自转等因素，拍摄过程中的物点在像面上所对应的投影是时刻运动的，称为像移。如图1像面上的像移示意图，像移速度Vp可以分解为沿着空间相机运动方向的速度Vp1和垂直于空间相机运动方向的速度Vp2，其中像移速度与空间相机运动速度方向所夹的角度β称为偏流角，偏流角是影响空间相机成像质量的一大重要因素。
空间相机焦面传感器可以通过延时积分的方式补偿其列方向的像移，但是由于偏流角的存在，传感器列方向与像移方向不在一条直线上。为获得良好的像质，空间相机需要进行偏流角调整。传统的偏流角调整机构是以焦平面中心点作为偏流角的计算依据，再以此对整个焦平面进行整体偏流角调整。而实际上由于地球是一个近似球体，导致地球和空间相机发生相对运动时，焦面上每一个点所对应的偏流角也是不同的，而且在空间相机运动过程中，同一点所对应的偏流角也随着空间相机的运动而发生实时变化。
如图2所示，以推扫方式成像的空间相机在某一瞬时成像是带状的。由于地球曲率的影响，相机拍摄到的景物并不是标准的直线条带，而是带有一定曲率的曲线条带。此时观察曲线上A、B、C三点像移方向VpA、VpB和VpC，可以看出其像移方向并不一致，而且这种差异会随着相机幅宽的增加而越来越明显，对宽幅空间相机的成像质量产生较大影响，传统的偏流角调整方法对于空间相机成像质量影响愈加明显，因此，需要一种更加精确的偏流角调整方法来改善成像质量。
发明内容
为了解决宽幅空间相机成像质量满足不了需求的问题，本发明提供一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法，包括如下步骤：
步骤一、根据宽幅空间相机的幅宽、像面传感器的尺寸以及像面传感器的排列方式对像面传感器进行分组；
步骤二、分别计算各组像面传感器中心点所对应的偏流角；
步骤三、计算判断根据步骤一的分组所得到的图像是否符合相机成像质量要求，若满足则完成分组、进行步骤四，否则返回步骤一；
步骤四、计算模块根据宽幅空间相机的运动条件在轨实时计算各组像面传感器中心所对应的偏流角，得到偏流角信息，并将偏流角信息传递给控制系统；
步骤五、控制系统接收计算模块传递的偏流角信息，并据此控制驱动系统对各组像面传感器进行调整；
步骤六、角度检测机构检测各组像面传感器的偏流角调整角度，并发送至计算模块，计算模块判断是否满足角度调整误差要求，如果满足，完成调整，否则返回步骤四。
本发明的有益效果是：
本发明首先通过步骤一至三进行像面传感器分组并且对分组方案进行评价和改进，直到达到相机成像质量要求；然后步骤四实时计算几个分组区域中心点所对应的偏流角；再通过步骤五以上述计算所得偏流角为依据对各组像面传感器进行角度调节，最后步骤六判断是否偏转调整完成，从而实现宽幅空间相机分组偏流角实时调整，大大提高宽幅空间相机的成像质量，本发明提供了一种更加精确的偏流角调整方法来改善成像质量，适用于空间相机领域，尤其是宽幅空间相机。
附图说明
图1为像面上的像移示意图。
图2为宽幅空间相机推扫成像时某时刻不同点的像移速度示意图。
图3为本发明的一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法的流程图。
图4为宽幅空间相机像面传感器分组调偏流示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法分为地面调试阶段和在轨工作阶段。步骤一至三为地面调试阶段，步骤四至六为在轨调试阶段。图3为本发明一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法的流程图。
一、地面调试阶段
步骤一、根据宽幅空间相机的幅宽、像面传感器的尺寸以及像面传感器的排列方式等因素对像面传感器进行分组。
设空间相机设计幅宽为H，其焦面上单片像面传感器包含n个像元，每个像元对应地面长度为l，则像面传感器可以通过以下关系进行分组：
Figure BDA0001929753750000031
其中b为偏流角分组数，a为每个组包含的像面传感器片数。
例如某宽幅空间相机的视场即幅宽为225公里，其像面传感器每片含5000个像元，每个像元对应地面长度为1米，采用45片像面传感器5×9阵列拼接的形式，则工作人员可以将45片像面传感器分为9个组进行调整，9组的划分如图4的虚线所示。
步骤二、分别计算各个组像面传感器中心点所对应的偏流角。
具体为在考虑地球曲率以及地球自转的情况下，根据宽幅空间相机的运行速度和位置坐标，工作人员分别计算各个组像面传感器中心点所对应的偏流角。
如图4所示，像面传感器分为9组，每组像面传感器以各自中心点计算对应的偏流角，并以此作为该组偏流角调整的依据。图4的第一条线为理想焦面曲线；第二条线为初始焦面曲线；最下侧的曲线是分组调整焦面曲线，分别是9组的焦面调整曲线。
步骤三、计算判断根据步骤一的分组方式所得到的图像是否符合相机成像质量要求，如果满足则完成分组进行步骤四，否则返回步骤一重新分组。
符合相机成像质量要求即为图像满足一定的清晰度，本实施方式中采用的标准为：计算模块计算上述分组所得到的图像与像元的偏差是否在像元成像面积的±1/3以内，在±1/3以内则宽幅空间相机以该分组方式进行在轨调试阶段。即工作人员判断像面传感器推扫过程中像元所成图像的不重合部分的面积(即偏差)是否在每个像元成像面积的±1/3以内。
二、在轨工作阶段
步骤四、计算模块根据宽幅空间相机的运动条件(宽幅空间相机的速度和位置)在轨实时计算各个分组区域中心所对应的偏流角，得到偏流角信息，并将偏流角信息实时传递给控制系统。
计算模块根据宽幅空间相机的速度和位置，在轨实时计算9组像面传感器中心所对应的偏流角，计算模块将计算的9个动态的偏流角信息实时传递给控制系统，实时传递以保证步骤五中偏流角实时调整。
步骤五、控制系统接收计算模块传递的偏流角信息，控制系统根据偏流角信息控制驱动系统对每一组像面传感器进行调整。
控制系统接收计算模块传递的偏流角信息，控制系统根据偏流角信息控制驱动系统对每一组像面传感器进行调整，驱动系统为调偏流机构，驱动系统驱动每一组像面传感器转动，使每一组像面传感器均偏转对应的偏流角到其对应的预定位置。优选的是驱动系统将自身的运动信息实时反馈回控制系统，控制系统根据驱动系统反馈的运动信息和计算模块传递的偏流角信息控制驱动系统对各组像面传感器进行调整，增强控制系统对驱动系统的控制，能够实现整个像面上各组像面传感器偏流角调整的闭环控制。
步骤六、角度检测机构检测各组像面传感器的偏流角调整角度，并发送至计算模块，计算模块判断是否满足角度调整误差要求，如果满足，完成该次各组像面传感器的偏流角调整，否则返回步骤四。
宽幅空间相机上的角度检测机构检测各组像面传感器的偏流角调整角度，得到偏流角调整角度信息，发送至计算模块，计算模块判断每一组像面传感器的偏流角调整是否满足角度调整误差要求，即偏流角调整角度对比步骤四所得的偏流角，得出判断结果，如果满足角度调整误差要求，则完成该次各组像面传感器的偏流角调整，表示调整后宽幅空间相机获得更好的成像质量，否则返回步骤四，计算模块再次计算需要调整的角度，直至满足角度调整误差要求。
上述的计算模块和控制系统可为载入到计算机的模块。
本发明中，在宽幅空间相机拍摄过程中，各组可以分别进行偏流角调整，并且随着宽幅空间相机的运动，根据计算模块的计算结果实时匹配，达到分组实时调整。
首先通过步骤一至三进行像面传感器分组并且对分组方案进行评价和改进，直到达到相机成像质量要求；然后步骤四实时计算几个分组区域中心点所对应的偏流角；再通过步骤五以上述计算所得偏流角为依据对各组像面传感器进行角度调节，最后步骤六判断是否偏转调整完成，从而实现宽幅空间相机分组偏流角实时调整，大大提高宽幅空间相机的成像质量，本发明提供了一种更加精确的偏流角调整方法来改善成像质量，适用于空间相机领域，尤其是宽幅空间相机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、根据宽幅空间相机的幅宽、像面传感器的尺寸以及像面传感器的排列方式对像面传感器进行分组；
步骤二、分别计算各组像面传感器中心点所对应的偏流角；所述步骤二具体为在考虑地球曲率以及地球自转的情况下，根据宽幅空间相机的运行速度和位置坐标，分别计算各组中心点所对应的偏流角；
步骤三、计算判断根据步骤一的分组所得到的图像是否符合相机成像质量要求，若满足则完成分组、进行步骤四，否则返回步骤一；
步骤四、计算模块根据宽幅空间相机的运动条件在轨实时计算各组像面传感器中心所对应的偏流角，得到偏流角信息，并将偏流角信息传递给控制系统；
步骤五、控制系统接收计算模块传递的偏流角信息，并据此控制驱动系统对各组像面传感器进行调整；
步骤六、角度检测机构检测各组像面传感器的偏流角调整角度，并发送至计算模块，计算模块判断是否满足角度调整误差要求，如果满足，完成调整，否则返回步骤四。
2.如权利要求1所述的一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法，其特征在于，所述步骤三中相机成像质量要求为图像与像元的偏差是否在像元成像面积的±1/3以内。
3.如权利要求1所述的一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法，其特征在于，步骤五中所述驱动系统将自身的运动信息反馈给控制系统，控制系统根据驱动系统反馈的运动信息和偏流角信息控制驱动系统对各组像面传感器进行调整。
4.如权利要求1所述的一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法，其特征在于，步骤四中所述宽幅空间相机的运动条件为宽幅空间相机的速度和位置。
CN201811634601.2A 2018-12-29 2018-12-29 一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法 Active CN109672880B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811634601.2A CN109672880B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811634601.2A CN109672880B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109672880A CN109672880A (zh) 2019-04-23
CN109672880B true CN109672880B (zh) 2020-02-14

Family

ID=66147558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811634601.2A Active CN109672880B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109672880B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115808164B (zh) * 2022-11-18 2023-09-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 旋转平台下偏流机构角速度测量及偏流角实时调整方法
CN116012444B (zh) * 2022-12-05 2023-08-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种动态像移补偿偏流曲线拟合方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562698A (zh) * 2009-04-07 2009-10-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间相机偏流角间歇式实时调整方法
CN101825475A (zh) * 2010-05-17 2010-09-08 哈尔滨工业大学 空间光学遥感传感器的像移补偿方法
JP2011257237A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Ohbayashi Corp 地震被害予測方法
CN104581144A (zh) * 2015-01-16 2015-04-29 航天东方红卫星有限公司 一种星载线阵推扫相机全视场积分时间确定方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100565105C (zh) * 2008-02-03 2009-12-02 航天东方红卫星有限公司 一种星载tdiccd相机积分时间计算及调整方法
US9045239B2 (en) * 2009-01-14 2015-06-02 Space Systems/Loral, Llc Spacecraft payload orientation steering
CN103076005B (zh) * 2012-12-26 2015-05-27 中国空间技术研究院 一种立体测绘与宽幅成像一体化的光学成像方法
CN106559665B (zh) * 2016-10-20 2018-02-09 北京空间飞行器总体设计部 一种离轴相机积分时间确定方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562698A (zh) * 2009-04-07 2009-10-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间相机偏流角间歇式实时调整方法
CN101825475A (zh) * 2010-05-17 2010-09-08 哈尔滨工业大学 空间光学遥感传感器的像移补偿方法
JP2011257237A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Ohbayashi Corp 地震被害予測方法
CN104581144A (zh) * 2015-01-16 2015-04-29 航天东方红卫星有限公司 一种星载线阵推扫相机全视场积分时间确定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109672880A (zh) 2019-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8717361B2 (en) Method for generating orthophoto image
CN110033480B (zh) 基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法
US8243142B2 (en) Mobile object image tracking apparatus and method
CN109685858A (zh) 一种单目摄像头在线标定方法
CN103914808B (zh) 一种资源三号卫星三线阵影像和多光谱影像的拼接方法
CN109672880B (zh) 一种宽幅空间相机的分组偏流角实时调整方法
CN106887037B (zh) 一种基于gpu和深度相机的室内三维重建方法
CN107689064B (zh) 顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法
CN106204625A (zh) 一种可变焦距柔性化位姿视觉测量方法
CN105157592A (zh) 基于双目视觉的柔性后缘可变形机翼的变形形状和速率的测量方法
CN107560603B (zh) 一种无人机倾斜摄影测量系统及测量方法
CN108344396A (zh) 一种敏捷卫星斜条带成像模式姿态计算方法
CN107622508A (zh) 一种视频卫星对非合作运动目标的跟踪方法
CN109855822B (zh) 一种基于无人机的高铁桥梁竖向动扰度测量方法
CN106127683A (zh) 一种无人机载sar图像实时拼接方法
CN113264201A (zh) 一种敏捷卫星主动推扫成像实现方法
CN106525002A (zh) 一种tdiccd像移检测及补偿方法
CN104634246A (zh) 目标空间坐标的浮动式立体视觉测量系统及测量方法
AU2022231762B2 (en) A bundle adjustment system
CN110223233B (zh) 一种基于图像拼接的无人机航拍建图方法
Fang et al. Self-supervised camera self-calibration from video
CN106291546A (zh) 一种视频卫星扩大成像范围的推凝视成像方法
CN103248838B (zh) 基于数字域tdi算法的cmos相机图像调偏流方法
CN108961319B (zh) 双线阵tdi空间相机对动态飞机运动特性的分析方法
CN103778610A (zh) 一种星载线阵传感器垂轨摆扫影像的几何预处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant