CN113284161B - 一种面阵遥感成像方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面阵遥感成像方法,应用于卫星遥感领域,用于解决卫星面阵成像曝光时间不足,清晰度不足的问题。本发明提供的方法包括:根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;根据成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域;对目标区域进行多次拍摄,获取图像序列;将图像序列中每幅图像中对应目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;将目标图像上传至上位机。本发明对沿轨和穿轨方向上的图像偏移,都做了计算和补偿,精确定位图像序列之间的相对关系,并且消除混叠影响,从而进一步提高了成像的清晰度。
Description
技术领域
本发明涉及卫星遥感领域,尤其涉及一种面阵遥感成像方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
基于面阵探测器的遥感相机通常是搭载在卫星平台上。在对地成像过程中,相机相对于地面是处于运动状态,当曝光时间过长时,由于存在像移会导致所成图像模糊,所以对于面阵成像模式,相机的曝光时间受到限制。而当相机在太阳高度角比较低或地面反射率比较低的条件下成像时,往往需要增加曝光时间以提高图像的动态范围和信噪比。目前针对面阵遥感相机曝光时间受限的问题,存在一些现有解决办法。如通过实时调整相机指向,保持相机视场始终指向同一地物点。
但是,上述凝视成像模式需要平台调姿或加云台机构,增加了复杂度。同样也有通过图像处理的方式将模糊的图像进行复原以提高传递函数,但需要增加复杂的算法且复原效果有局限性,当需要较长的曝光时间时无法适用。所以需要针对面阵遥感相机设计一种利用多级积分技术以大幅提高相机曝光时间,并且提高清晰度的成像方法。
发明内容
本发明实施例提供一种面阵遥感成像方法、装置、计算机设备及存储介质,以大幅提高卫星相机成像曝光时间和清晰度。
在本发明的第一方面,提供了一种面阵遥感成像方法,包括:
根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;
根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域;
对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列;
将所述图像序列中每幅图像中对应所述目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;
将所述目标图像上传至上位机。
在本发明的第一方法的一种可能的实施方式中,在所述根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数的步骤之前,还包括:
通过以下公式计算所述传感器中的一个像元所需要的转移时间Th,
Th=P/V1,
其中,V1表示沿轨像移速度,P表示所述传感器的像元尺寸;
设置所述传感器单次曝光时间Te的调整范围为0≤Te≤Th。
在本发明的第一方法的一种可能的实施方式中,在所述根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数的步骤中,计算所述沿轨像移行数以及穿轨像移列数的步骤包括:
通过以下公式计算所述沿轨像移行数Nx:
Nx=(Te+Tline×Ntotal)/(Th+Tline×n),
其中,Th表示所述传感器中的一个像元所需要的转移时间、Te表示所述传感器单次曝光成像时间、Tline表示每行图像的转移时间、Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数、n表示所述曝光成像次数;其中,所述Nx向上取整;
通过以下公式计算所述穿轨像移列数Ny:
Ny=(Tint×V2)/P
其中,所述Ny向上取整,Tint表示成像间隔时间,V2表示穿轨像移速度为,P表示传感器的像元尺寸。
在本发明的第一方法的一种可能的实施方式中,在所述根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域的步骤中,划分所述有效区域的步骤包括:
根据所述曝光成像次数n的数值,通过以下公式计算有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid:
Nvalid=Ntotal-n×Nx
Rvalid=Rtotal-n×Ny
其中Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数,Rtotal表示所述传感器全帧输出时的总列数;
根据所述曝光成像次数n的数值、所述有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid,划分每次拍摄的所述有效区域。
在本发明的第一方法的一种可能的实施方式中,在所述根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域的步骤中,还包括:
确定所述图像序列中的各个所述图像中的所述有效区域的起始行、结束行、起始列以及结束列的位置。
在本发明的第一方法的一种可能的实施方式中,所述传感器具有ROI读出功能。
在本发明的第一方法的一种可能的实施方式中,所述对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列的步骤具体包括:
所述传感器使用全局快门模式对所述目标区域进行拍摄。
在本发明的第二方面,提供了一种面阵遥感成像装置,包括:
成像参数计算模块,用于根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;
有效区域划分模块,用于根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域;
图像序列获取模块,用于对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列;
图像序列累加模块,用于将所述图像序列中每幅图像中对应所述目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;
目标图像上传模块,用于将所述目标图像上传至上位机。
在本发明的第三方面,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述面阵遥感成像方法的步骤。
在本发明的第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述面阵遥感成像方法的步骤。
本发明的有益效果包括:根据传感器的性能指标,得到曝光间隔时间和图像序列中每一幅图像的重叠区域所在行和列区间,进而得到精确的像素对应关系,并完成图像的有效区域的截取和合并,最终等效实现图像的多级积分。
进一步地,可以精确控制图像序列中的有效图像区域,仅输出有效区域图像,一定程度上减小了传输时间。相对于现有技术,对沿轨和穿轨方向上的图像偏移,都做了计算和补偿,精确定位图像序列之间的相对关系,消除混叠影响,从而进一步提高了成像的清晰度。此外,本发明通过电子方式实现整个多级成像过程,不需要增加额外的光机结构配合,并且硬件开销小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中面阵遥感成像方法的流程图;
图2是本发明另一实施例中面阵遥感成像方法的流程图;
图3是本发明另一实施例中面阵遥感成像方法的多次成像曝光的示意图;
图4是本发明一实施例中面阵遥感成像装置的结构示意图;
图5是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在一实施例中,如图1所示,提供一种面阵遥感成像方法,包括如下步骤:
S1:根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;
具体地,以空间面阵遥感相机为实施例,预设参数包括由像移速度矢量模型计算遥感传感器的焦平面上的像移速度矢量V,其中包括V1和V2,V1为沿飞行方向的沿轨像移速度,V2为垂轨于飞行方向的传轨像移速度,以及面阵传感器的像元尺寸P。
在一个具体的实施例中,如图2所示,在所述根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数的步骤之前,还包括:
S101:通过以下公式计算所述传感器中的一个像元所需要的转移时间Th,
Th=P/V1,
其中,V1为沿轨像移速度,P为所述传感器的像元尺寸;
S102:设置所述传感器单次曝光时间Te的调整范围为0≤Te≤Th。
具体地,根据沿飞行方向的沿轨像移速度V1以及传感器的像元尺寸P,计算对应一个像元所需要的转移时间Th。
由于传感器对动态目标成像时会存在拖影,通过减小曝光时间能够减少上述拖影影响,但通光量也会减少,因此可对传感器单次曝光时间Te采取一定的约束条件,例如:错位不超过1/3个像元,或者不超过一个像元等,具体按实际项目需求决定,例如期望的清晰度、获得的图像分辨率等参数。
在一个具体的实施例中,选用具有较高帧频的传感器,例如帧频一般应大于100Hz,但是对传感器类型没有限制,可以使用CCD传感器或者CMOS传感器。
具体地,计算像面上对应一个像元尺寸的像移时间,作为单次曝光成像可设定的最长时间,单次曝光成像时间可以小于该阈值,时间越短拖影影响越小,但同时需要更多次的积分累加。此外,要求的曝光时间越长,最终的有效重叠区域越小,所以需平衡选取两者。
S2:根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域。
具体地,根据任务要求的面阵图像的总曝光时间Texp,曝光时间与成像质量之间的关系已经考虑了太阳高度角和地面反射率等情况,并通过辐射定标确定。
当总曝光时间Texp大于单次曝光Te时,以总曝光时间Texp计算需要曝光成像次数n,并把n次曝光所成的n个图像认为是一个图像序列。n通过下述公式求得:
n=Texp/Te,其中n向上取整;
设Tint为相邻两次曝光成像的间隔时间,为了保证同一目标物在相邻两幅图像上的位移为整数个像元,需要控制Tint为一个像元所需要的转移时间Th的整倍数,即沿卫星飞行方向转移了整数行的像元。
即Tint=Th×Nx,其中Nx为沿轨像移行数,待求解。
显然,对于每一单次曝光成像,每次成像总时间Tframe=Tint,
已知有下述公式:
Tframe=Te+Trd
Trd=Tline×Nrow
Nrow=Ntotal-Nx×n
其中,Trd为图像读出时间,Tline为每行图像的转移时间,Nrow为读出的行数,Ntotal为传感器全帧输出时的总行数。联立上述公式,得:
Th×Nx=Te+Tline×(Ntotal-Nx×n)
进一步转化得:
Nx=(Te+Tline×Ntotal)/(Th+Tline×n),其中,对Nx向上取整。
此外,由于传感器的像面上还同时存在穿轨方向的像移速度,相邻两次曝光由于存在时间差,即会引入穿轨方向上图像的平移。而像面上横向的错位同样会导致图像模糊,且由于成像时间差远大于单次曝光时间Th,引入的错位像元数会更多。所以除了对沿轨方向计算错位行数,还需要计算穿轨方向上的错位列数,即穿轨像移列数Ny,用于后续补偿像素位移,穿轨像移列数Ny根据下式求得:
Ny=(Tint×V2)/P,其中对Ny向上取整;
同样,每帧的成像时间Tframe也可以确定。
在一个具体的实施例中,在所述根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域的步骤中,划分所述有效区域的步骤包括:
S201:根据所述曝光成像次数n的数值,通过以下公式计算有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid,
Nvalid=Ntotal-n×Nx,
Rvalid=Rtotal-n×Ny,
其中Ntotal为所述传感器全帧输出时的总行数,Rtotal为所述传感器全帧输出时的总列数;
S202:根据所述有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid,划分拍摄的有效区域。
具体地,为了减少图像数据的传输量,仅需要输出有效区域的图像。所以,首先计算每次曝光所成图像的有效区域的起始行和结束行位置。
如图3所示,图像序列中一共包括n次曝光成像,其起始结束位置依次记为L1s~L1e;L2s~L2e;……L(n-1)s~L(n-1)e;Lns~Lne。
相机沿着飞行方向依次曝光成像,由于存在相对运动,地面上的目标图像在焦平面上沿飞行反方向移动(即像移)。每次曝光间隔时间内,沿轨像移行数Nx在上述步骤中已计算。
参考图3中的像面行坐标(记第一行坐标为1),得
L1s=1,L1e=Ntotal-n×Nx;
L2s=Nx+1,L2e=Ntotal-(n-1)×Nx;
……
L(n-1)s=(n-1)×Nx+1,L(n-1)e=Ntotal-Nx;
Lns=n×Nx+1,Lne=Ntotal;
另一方面,输出的图像序列在列方向上(即穿轨方向)按照上述步骤中计算的穿轨像移列数Ny作为补偿量,进行错位累加。
图像序列中一共包括n次曝光成像,其起始结束位置依次记为R1s~R1e;R2s~R2e;……R(n-1)s~R(n-1)e;Rns~Rne。
则像面上有效区域的列坐标展开分别为:
R1s=1,R1e=Rtotal-n×Ny;
R2s=Ny+1,R2e=Rtotal-(n-1)×Ny;
……
R(n-1)s=(n-1)×Ny+1,R(n-1)e=Rtotal-Ny;
Rns=n×Ny+1,Rne=Rtotal;
在一个具体的实施例中,在所述根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域的步骤中,还包括:
确定所述图像序列中的各个所述图像中的所述有效区域的起始行、结束行、起始列以及结束列的位置。
通过外部控制器(例如FPGA或ARM SoC等)完成上述步骤,得到多级曝光成像所需要的关键参数:单次曝光时间,曝光序列次数n,曝光间隔,图像序列中每帧图像的有效重叠区域的起始行和结束行、起始列和结束列位置。
S3:对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列;
上述外部控制器通过程序控制传感器的多级曝光成像过程。通过传感器的串行接口可以设置图像读出区域的起始行和结束行位置。采用该方式可以减少图像数据读出量,提高帧频和有效重叠区域范围。通过控制器可以精确实现传感器的成像时序,完成曝光和图像输出。为了保证图像序列之间能够严格对应同名地物点,成像间隔时间需由外部控制器精确控制。
在一个具体的实施例中,为了减小像移影响,采用全局快门方式成像。
随着曝光时间的增长,图像序列的有效重叠区域行数和列数会逐渐减小,参考公式Nvalid=Ntotal-n×Nx,Rvalid=Rtotal–n×Ny。所以在实际工程应用中需要根据应用情况,平衡曝光时间和有效图像大小的关系。
在一个具体的实施例中,所述传感器具有ROI读出功能。
具体地,为了减少像素读出时间,选用具有ROI读出功能的传感器可以实现截取读出。对于没有ROI读出功能的传感器,同样可以应用该方法,只是无法进一步优化像素读出时间。
S4:将所述图像序列中每幅图像中对应所述目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;
通过控制器对传感器输出的图像序列进行合并处理。按照上述步骤所计算的图像序列起始行和结束行,起始列和结束列,读出的各帧图像的行数和列数相等,并且经过精确补偿,图像中各像素对应为同一地物点。直接将图像序列中的n帧图像按对应像素位置累加,得到相当于经过n级积分的面阵图像,满足了系统要求的图像曝光时间。
S5:将所述目标图像上传至上位机。
将上述中得到的面阵图像序列数据通过DDR缓存,通过数传通道编码发送给卫星数传单元。当完成一次完整的多级积分成像后,控制器可以继续接收上位机的成像触发指令,并再次按照上述步骤完成关键参数的计算和对传感器的寄存器设置、曝光时序控制、图像截取读出和合并。每次成像的曝光时间均可更改。
本发明所提供的面阵遥感成像方法,能够根据传感器的性能指标,得到曝光间隔时间和图像序列中每一幅图像的重叠区域所在行和列区间,进而得到精确的像素对应关系,并完成图像的有效区域的截取和合并,最终等效实现图像的多级积分。
进一步地,可以精确控制图像序列中的有效图像区域,仅输出有效区域图像,一定程度上减小了传输时间。相对于现有技术,对沿轨和穿轨方向上的图像偏移,都做了计算和补偿,精确定位图像序列之间的相对关系,消除混叠影响,进一步提高了成像的清晰度。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中,提供一种面阵遥感成像装置,该面阵遥感成像装置与上述实施例中面阵遥感成像方法一一对应。如图4所示,该面阵遥感成像装置包括成像参数计算模块101、有效区域划分模块102、图像序列获取模块103、图像序列累加模块104、以及目标图像上传模块105。各功能模块详细说明如下:
成像参数计算模块101,用于根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;
有效区域划分模块102,用于根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域;
图像序列获取模块103,用于对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列;
图像序列累加模块104,用于将所述图像序列中每幅图像中对应所述目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;
目标图像上传模块105,用于将所述目标图像上传至上位机。
在一个具体的实施例中,该面阵遥感成像装置还包括:
转移时间计算单元,用于通过以下公式计算所述传感器中的一个像元所需要的转移时间Th,
Th=P/V1,
其中,V1表示沿轨像移速度,P表示所述传感器的像元尺寸;
单次曝光时间调整单元,设置所述传感器单次曝光时间Te的调整范围为0≤Te≤Th。
在一个具体的实施例中,在有效区域划分模块102中,计算所述沿轨像移行数以及穿轨像移列数的步骤包括:
通过以下公式计算所述沿轨像移行数Nx:
Nx=(Te+Tline×Ntotal)/(Th+Tline×n),
其中,Th表示所述传感器中的一个像元所需要的转移时间、Te表示所述传感器单次曝光成像时间、Tline表示每行图像的转移时间、Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数、n表示所述曝光成像次数;其中,所述Nx向上取整;
通过以下公式计算所述穿轨像移列数Ny:
Ny=(Tint×V2)/P
其中,所述Ny向上取整,Tint表示成像间隔时间,V2表示穿轨像移速度为,P表示传感器的像元尺寸。
在一个具体的实施例中,在有效区域划分模块102中,划分所述有效区域的步骤包括:
根据所述曝光成像次数n的数值,通过以下公式计算有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid:
Nvalid=Ntotal-n×Nx;
Rvalid=Rtotal-n×Ny;
其中Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数,Rtotal表示所述传感器全帧输出时的总列数;
根据所述曝光成像次数n的数值、所述有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid,划分每次拍摄的所述有效区域。
在一个具体的实施例中,在有效区域划分模块102还包括:
行列确定单元,用于确定所述图像序列中的各个所述图像中的所述有效区域的起始行、结束行、起始列以及结束列的位置。
在一个具体的实施例中,面阵遥感成像装置中的所述传感器具有ROI读出功能。
在一个具体的实施例中,图像序列获取模块103具体包括:所述传感器使用全局快门模式对所述目标区域进行拍摄。
其中上述模块/单元中的“第一”和“第二”的意义仅在于将不同的模块/单元加以区分,并不用于限定哪个模块/单元的优先级更高或者其它的限定意义。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块,本申请中所出现的模块的划分,仅仅是一种逻辑上的划分,实际应用中实现时可以有另外的划分方式。
关于面阵遥感成像装置的具体限定可以参见上文中对于面阵遥感成像方法的限定,在此不再赘述。上述面阵遥感成像装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是卫星的控制器,其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储面阵遥感成像方法中涉及到的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的卫星设备通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种面阵遥感成像方法。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述实施例中面阵遥感成像方法的步骤,例如图1所示的步骤S1至步骤S5及该方法的其它扩展和相关步骤的延伸。或者,处理器执行计算机程序时实现上述实施例中面阵遥感成像装置的各模块/单元的功能,例如图4所示模块101至模块105的功能。为避免重复,这里不再赘述。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等,所述处理器是所述计算机装置的控制中心,利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器内的数据,实现所述计算机装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如拍摄功能、数据上下行传输功能等)等;存储数据区可存储根据卫星的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。
所述存储器可以集成在所述处理器中,也可以与所述处理器分开设置。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中面阵遥感成像方法的步骤,例如图1所示的步骤101至步骤105及该方法的其它扩展和相关步骤的延伸。或者,计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中面阵遥感成像装置的各模块/单元的功能,例如图4所示模块101至模块105的功能。为避免重复,这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种面阵遥感成像方法,其特征在于,包括:
通过以下公式计算传感器中的一个像元所需要的转移时间Th,
Th=P/V1,
其中,V1表示沿轨像移速度,P表示所述传感器的像元尺寸;
设置所述传感器单次曝光时间Te的调整范围为0≤Te≤Th;
根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;所述预设参数包括沿飞行方向的沿轨像移速度、垂轨于飞行方向的传轨像移速度、面阵传感器的像元尺寸;所述成像参数包括一个像元所需要的转移时间;
根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域;其中,所述根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数的步骤中,计算所述沿轨像移行数以及穿轨像移列数的步骤包括:
通过以下公式计算所述沿轨像移行数Nx:
Nx=(Te+Tline×Ntotal)/(Th+Tline×n),
其中,Th表示所述传感器中的一个像元所需要的转移时间、Te表示所述传感器单次曝光成像时间、Tline表示每行图像的转移时间、Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数、n表示所述曝光成像次数;其中,所述Nx向上取整;
通过以下公式计算所述穿轨像移列数Ny:
Ny=(Tint×V2)/P
其中,所述Ny向上取整,Tint表示成像间隔时间,V2表示穿轨像移速度为,P表示传感器的像元尺寸;
所述在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域的步骤包括:
根据所述曝光成像次数n的数值,通过以下公式计算有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid:
Nvalid=Ntotal-n×Nx
Rvalid=Rtotal-n×Ny
其中Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数,Rtotal表示所述传感器全帧输出时的总列数;
根据所述曝光成像次数n的数值、所述有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid,划分每次拍摄的所述有效区域;
对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列;
将所述图像序列中每幅图像中对应所述目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;
将所述目标图像上传至上位机。
2.根据权利要求1所述的面阵遥感成像方法,其特征在于,在所述根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域的步骤中,还包括:
确定所述图像序列中的各个所述图像中的所述有效区域的起始行、结束行、起始列以及结束列的位置。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的面阵遥感成像方法,其特征在于:所述传感器具有ROI读出功能。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的面阵遥感成像方法,其特征在于,所述对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列的步骤具体包括:
所述传感器使用全局快门模式对所述目标区域进行拍摄。
5.一种面阵遥感成像装置,其特征在于,包括:
转移时间计算单元,用于通过以下公式计算传感器中的一个像元所需要的转移时间Th,
Th=P/V1,
其中,V1表示沿轨像移速度,P表示所述传感器的像元尺寸;
单次曝光时间调整单元,设置所述传感器单次曝光时间Te的调整范围为0≤Te≤Th;
成像参数计算模块,用于根据预设参数计算传感器的成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数;所述预设参数包括沿飞行方向的沿轨像移速度、垂轨于飞行方向的传轨像移速度、面阵传感器的像元尺寸;所述成像参数包括一个像元所需要的转移时间;
有效区域划分模块,用于根据所述成像参数以及沿轨像移行数和穿轨像移列数,在所述传感器上划分图像序列中每幅图像对应的有效区域;
计算所述沿轨像移行数以及穿轨像移列数的步骤包括:
通过以下公式计算所述沿轨像移行数Nx:
Nx=(Te+Tline×Ntotal)/(Th+Tline×n),
其中,Th表示所述传感器中的一个像元所需要的转移时间、Te表示所述传感器单次曝光成像时间、Tline表示每行图像的转移时间、Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数、n表示所述曝光成像次数;其中,所述Nx向上取整;
通过以下公式计算所述穿轨像移列数Ny:
Ny=(Tint×V2)/P
其中,所述Ny向上取整,Tint表示成像间隔时间,V2表示穿轨像移速度为,P表示传感器的像元尺寸;
划分所述有效区域的步骤包括:
根据所述曝光成像次数n的数值,通过以下公式计算有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid:
Nvalid=Ntotal-n×Nx;
Rvalid=Rtotal-n×Ny;
其中Ntotal表示所述传感器全帧输出时的总行数,Rtotal表示所述传感器全帧输出时的总列数;
根据所述曝光成像次数n的数值、所述有效区域行数Nvalid以及有效区域列数Rvalid,划分每次拍摄的所述有效区域;
图像序列获取模块,用于对目标区域进行多次拍摄,获取所述图像序列;
图像序列累加模块,用于将所述图像序列中每幅图像中对应所述目标区域的所述有效区域进行合并累加,得到目标图像;
目标图像上传模块,用于将所述目标图像上传至上位机。
6.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述面阵遥感成像方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述面阵遥感成像方法的步骤。
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