DD281456A5 - METHOD FOR ACTUALLY CORRECTING MOTION DISTORTION OF SCANNERS RECORDED FROM AIRCRAFT, SATELLITE OR OTHER AIR OR SPACE VEHICLES - Google Patents

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DD281456A5 DD30343487A DD30343487A DD281456A5 DD 281456 A5 DD281456 A5 DD 281456A5 DD 30343487 A DD30343487 A DD 30343487A DD 30343487 A DD30343487 A DD 30343487A DD 281456 A5 DD281456 A5 DD 281456A5
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Franz Plischke
Eberhard Bach
Joachim Nopirakowski
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Adw Ddr Inst Kosmosforschung
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Korrektur der bewegungsbedingten Verzerrungen bei Scanneraufnahmen, die von Flugzeugen, Satelliten oder anderen Luft- oder Raumfahrzeugen aus gewonnen werden. Das erfindungsgemaesze Verfahren ist zur Korrektur der von unerwuenschten angularen periodischen und aperiodischen Bewegungen des Luft- oder Raumfahrzeuges hervorgerufenen Verzerrungen des Bildinhaltes einer Scanneraufnahme im Echtzeitregime geeignet. Durch die vorgeschlagene Loesung wird zu jedem Aufnahmezeitpunkt gesichert, dasz die der Sollfluglage entsprechenden Bildinhalte im Erfassungs- und Auswertebereich des optoelektronischen Systems liegen. Gleichzeitig wird eine hohe geometrische Genauigkeit und Detailerkennbarkeit gewaehrleistet. Erfindungsgemaesz wird als Aufnahmesensor eines Push-broom-Zeilen-Scanners eine optoelektronische Detektormatrix verwendet, aus der Gesamtheit der Pixel der Matrix ein oder mehrere Abtastfenster festgelegt und unter Nutzung der in bekannter Weise gewonnenen Flugbewegungs- und Fluglagesignale eine synthetische Sollscanzeile, die der Sollfluglage entspricht, bestimmt. Weiterhin wird die UEbereinstimmung des Laengs- und Quermaszstabes der Scanneraufnahme durch eine Verringerung oder Erhoehung des Auslesetaktes der synthetischen Sollscanzeilen entsprechend dem in bekannter Weise gewonnenen Meszwert des Quotienten aus der Fluggeschwindigkeit zur Flughoehe ueber Grund (vg/hg) erreicht.{Zeilenscanner; Luftbildaufnahme; Bildinhalt; Bewegungskorrektur; Echtzeitregime; Matrixsensor; Sollschwadstreifen; synthetische Sollscanzeile}The invention relates to a method for actively correcting the motion-induced distortions in scanner images obtained from aircraft, satellites or other aircraft or spacecraft. The method according to the invention is suitable for correcting the distortions of the image content of a scanner recording in the real-time regime caused by undesired angular periodic and aperiodic movements of the aircraft or spacecraft. The proposed solution ensures, at each recording time, that the image contents corresponding to the target attitude are within the detection and evaluation range of the optoelectronic system. At the same time a high geometric accuracy and detail recognition is guaranteed. According to the invention, an optoelectronic detector matrix is used as the pickup sensor of a pushbroom line scanner, one or more sampling windows are determined from the entirety of the pixels of the matrix, and a synthetic target scan line corresponding to the desired flight position is used, using the flight movement and attitude signals obtained in a known manner. certainly. Furthermore, the coincidence of the longitudinal and lateral masking scans of the scanner recording is achieved by decreasing or increasing the read-out clock of the synthetic target scan lines according to the conventionally obtained metric of the quotient from the airspeed to the flight altitude over ground (vg / hg). Aerial photography; Image content; Motion correction; Real time regime; Array sensor; Sollschwadstreifen; synthetic target scissors}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Korrektur der von unerwünschten angularen periodischen oder apariooischon Bewegungen de? Luft- oder Raumfahrzeuges hervorgerufeinen Verzerrungen des Bildinhaltes einer Scanneraufnahme geeignet. Durch die erfinoungsgemäße Lösuny wird die Wiederherstellung der tatsächlichen Geometrie der Luftaufnahme gewährleistet.The inventive method is for correcting the unwanted angular periodic or apariooischon movements de? Aircraft or spacecraft hervorgerufeinen distortions of the image content of a scanner recording suitable. The erfinoungsgemäße Lösuny the restoration of the actual geometry of the aerial photograph is guaranteed.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es ist bekannt, daß beim Einsatz von Scannern zur Luftbildaufnahme durch die unerwünschten Bewegungen des jeweiligen Trägers, z.U. eines Flugzeuges, eine Verzerrung der Geometrie der Aufnahme- bzw. der Bilddaten erfolgt. Verantwortlich für diese Verzerrungen sind die angularen periodischen und aperiodischen Bewegungen des Luft- oder Raumfahrzeuges. Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, die jeweiligen Luftfahrzeuge mit einer Autopilot- und Flugregelanlage auszurüsten. Praktische Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß die verbleibenden Winkelgeschwindigkeitswerte als Maß für die angularen Schwingungen nur auf etwa Va bis V* des Wertes mit Handsteuerung gesenkt werden können. Aus diesem Grunde wurden unter Berücksichtigung der hohen Anforderungen an Scanneraufnahmen weitere Maßnahmen notwendig. So ist es bekannt, lagestabilisierte Plattformen z. B. mit kardanischer Aufhängung zwischen Luftfahrzeug und optoelektronischem Aufnahmesystem anzuordnen. Derartige Einrichtungen besitzen jedoch einen komplizierten mechanischen Aufbau und eine große Masse.It is known that when using scanners for aerial photography by the unwanted movements of the respective carrier, z.U. an aircraft, a distortion of the geometry of the recording or image data takes place. Responsible for these distortions are the angular periodic and aperiodic movements of the aircraft or spacecraft. To solve this problem, it has been proposed to equip the respective aircraft with an autopilot and flight control system. However, practical investigations have shown that the remaining angular velocity values as a measure of the angular vibrations can only be lowered to about Va to V * of the manual control value. For this reason, taking into account the high demands on scanner images further measures were necessary. So it is known, position-stabilized platforms z. B. to be arranged with gimbal suspension between the aircraft and optoelectronic recording system. However, such devices have a complicated mechanical structure and a large mass.

Diese Nachteile sowie die unvollkommene dynamische Stabilisierung der angularen Schwingungen um alle drei Hauptachsen führten zu Lösungen, die Fluglage- und Fiugzeugbewegungsdaten auf elektronischem Wege gewinnen und im Echtzeitbetrieb die Verzerrungen der Scanneraufnahme korrigieren.These drawbacks, as well as the imperfect dynamic stabilization of the angular vibrations about all three major axes, have led to solutions that electronically acquire attitude and aircraft motion data and correct for scanner imaging distortion in real time.

Gemäß DE-OS 2 322379 ist es bekannt, die Rollbewegungskomponente des Luftfahrzeuges z. B. mittels Gyrometer zu bestimmen und durch eine Parallelverschiebung der Bildzeilen, die über ein Spiegelsystem erfolgen kann, eine Korrektur der durch die Rollbewegung hervorgerufenen Bildverzerrungen durchzuführen. Eine Übertranung dieses Prinzips auf eine Korrektur in allen drei Hauptachsen, d.h. einschließlich Nick- und Gierbewegungskorrektur, ist bedingt durch die Trägheit des Lösungssystems, nicht möglich.According to DE-OS 2 322379 it is known, the rolling component of the aircraft z. B. by means of a gyrometer and by a parallel displacement of the image lines, which can be done via a mirror system to perform a correction of the image caused by the rolling motion image distortions. A transgression of this principle to a correction in all three major axes, i. including pitch and yaw correction, is not possible due to the inertia of the solution system.

Bei dem Verfahren zur Korrektur eines Videosignals nach DE-OS 3334147 werden aus vorausgesetzten Flugzeugausrüstungen die Lage und Bewegungssignale zur Echtzeitentzerrung in Registern und Bildrahmenspeichern benutzt, wobei nur jedes n-te Pixel einer Zeile und jede m-te Zeile des Bildrahmenspeichers zur Aufzeichnung herangezogen werden. In diesem Falle geht die Auflösung der Gesamtanordnung um die Größen m bzw. η zurück.In the method for correcting a video signal according to DE-OS 3334147 the position and motion signals for real-time equalization in registers and frame memories are used from assumed aircraft equipment, wherein only every n-th pixel of a line and every mth line of the frame memory are used for recording. In this case, the resolution of the overall arrangement goes back by the quantities m or η.

Weiterhin kann mit einem derartigen Verfahren die durch die Nickbevvegung des Luftfahrzeuges verursachte, nicht an der adäquaten Stelle des Bodens aufgenommene Scanzeile zwar durch einfache Registerverschiebung in die richtige Bildposition überführt werden, jedoch bleibt der hierfür falsche Pixel· bzw. Zeilaninhalt bestehen.Furthermore, with such a method, the scan line caused by the pitching attitude of the aircraft and not picked up at the adequate position of the ground can be transferred to the correct picture position by simple register shift, but the wrong pixel or line content will remain.

Aus der DE-OS 3544863 ist ein Verfahren zur Bewegungskorrektur digitaler Bilder bekannt, welches einzelne Bildzeileninhalte zwischenspeichert und die Unterschi ade der Bildinhalte aufeinanderfolgender Zeilen analysiert. Hierbei wird eine Entscheidung über die Zuordnung der Bildinhalte aufeinanderfolgender Bildzeilen nach den geringsten Differenzen get ro ff 6.·: und ein Abtastregime für die nachfolgende Bildzeilenauswahl und deren Darstellung auf einem Sichtgerät, z. B. einer Katodenstrahlröhre, festgelegt. Forderung bei einem derartigen Verfahren ist das tatsächliche Vorhandensein einer großen Anzahl definierter Bildpunkte auf der Bildvorlage, z. B. einer geraden Straße. Diese Forderung korreliert mit der Abtast- bzw. der Fluggeschwindigkeit des Trägers der Luftbildaufnahmevorrichtung. Diese Bedingungen schränken die möglichen Einsatzgebiete stark ein. Weiterer Nachteil des beschriebenen Verfahrens ist die nicht vorhandene Möglichkeit, die Auswirkungen von Nickbewegungen des Luftfahrzeuges auf die Scanneraufnahme zu korrigieren. Zusammenfassend können weder mit den bisher bekannten mechanisch wirkenden Dämpfungsanordnungen oder dynamischFrom DE-OS 3544863 a method for motion correction of digital images is known, which caches individual image line contents and analyzes the differences between the image contents of successive lines. In this case, a decision on the assignment of the image contents of successive image lines after the smallest differences get ff ff · 6. and a sampling regime for the subsequent image line selection and their representation on a viewing device, eg. B. a cathode ray tube set. A requirement in such a method is the actual presence of a large number of defined pixels on the image template, eg. B. a straight road. This requirement correlates with the scanning speed of the carrier of the aerial imaging device. These conditions severely limit the possible fields of application. Another disadvantage of the method described is the non-existent possibility to correct the effects of pitching movements of the aircraft on the scanner recording. In summary, neither with the previously known mechanically acting damping arrangements or dynamically

Möglichkeiten befriedigende bewegungsentzerrte Scanneraufnahmen gewonnen werden.Possibilities satisfactory motion-corrected scanner images are obtained.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur aktiven Korrektur der bewegungsbedingten Verzerrungen bei Scanneraufnahmen, die von Luft- oder Raumfahrzeugen aus gewonnen werden, wobei diese Korrektur an Bord im Echtzeitregime ohne eine Verringerung der Dotailauflösung des Scanners erfolgen soll.The aim of the invention is the development of a method for active correction of the motion-induced distortions in scanner images obtained from aircraft or spacecraft, this on-board correction being carried out in the real-time regime without a reduction in the dot-resolution of the scanner.

Darlegung (.es Wesens der ErfindungExplanation (.es essence of the invention

Die Aufgabe dor Erfindung besteht darin, ein aktives Korrekturverfahren anzugeben, welches Scanneraufnahmen hoher geometrischer Genauigkeit und Detailerkennbarkeit gewährleistet, wobei ein Regime zu finden ist, das zu jedem Aufnahmezeitpunkt sichert, daß die der Sollfluglage entsprechender. Bildinhalte im Erfassungs- und Auswertebereich des optoelektronischen Systems liegenThe object of the invention is to provide an active correction method, which ensures scanner images high geometric accuracy and detail recognition, with a regime is to find that ensures at each recording time that the desired attitude corresponding. Image contents in the detection and evaluation of the optoelectronic system are

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen According to the invention is proposed

- als Aufnahmesensor eines Push· broom-Zeüen-Scanners eine optoelektronische Detektormatrix zu verwenden,to use an opto-electronic detector matrix as the pick-up sensor of a push-to-zoom cell scanner,

- aus der Gesamtzahl der Pixel des Aufnahmesensors ein oder mehrere Abtastfenster festzulegen, wobei die Abtastfenster so auszubilden sind, daß die vollständige Erfassung des Sollschwadstreifens auf der Erde, unabhängig vom angularen Bewegungsbereich gegoben ist, wobei dies durch eine Erweiterung des Aufnahmewinkels längs und quer zur Luftfahrzeuglängsachse um den angularen Bewegungsbereich erfolgt,determine one or more scanning windows from the total number of pixels of the recording sensor, the scanning windows being designed so that the complete detection of the desired swath strip on the ground, independently of the angular range of motion, is pushed, this being achieved by an extension of the recording angle along and transverse to the aircraft longitudinal axis around the angular range of motion,

- aus der Gesamtzahl der Pixel des jeweiligen Abtastfensters unter Inanspruchnahme der Flugbewegungssin,nale, d. h. der Rollwinkelgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Gierwinkelgeschwindigkeit sowie der Fluglagesignale, d. h. der Querneigung, der Längsneigung und dem Vorhaltewinkel, wobei diese Werte in bekannter Weise bereitgestellt werden, die Pixel einer Zeile zu bestimmen, die in ihrer Gesamtheit der Sollfluglage entspricht und die derart gewonnene synthetische Sollscanzeile symmetrisch zum Nadir, senkrecht zur horizontalen Ebene und senkrecht zur wahren Flugrichtung liegt,from the total number of pixels of the respective sampling window using the Flugbewegungssin, nale, d. H. the roll angular velocity, the pitch angular velocity and the yaw angular velocity, and the attitude signals, d. H. the bank, the pitch and the lead angle, these values being provided in a known manner to determine the pixels of a row which in their entirety corresponds to the target attitude and the thus obtained synthetic target scan lines symmetrical to the nadir, perpendicular to the horizontal plane and perpendicular to the true Direction of flight,

- bzw. daß aus der Gesamtzahl der Pixel mindestens zweier Abtastfenster bei Aufnahmen zur Stereokartierung oder Multispektralaufnahmen unter Inr.^spruchnah./.e der Flugbewegungs- und Fluglagesignale, die Pixel mindestens einer synthetischen Sollscanzeile je Abtastfenster bestimmt werden, die der Sollfluglage entsprechen und die derart gewonnenen synthetischen Sollscanzeilen symmetrisch zum Nadir und senkrecht zur wahren Flugrichtung liegen,- or that from the total number of pixels of at least two sampling windows in stereo recording or multispectral images under Inr. ^ spruchnah ./ E e Flugbewegungs- and flight attitude signals, the pixels are determined at least one synthetic Sollscanzeile per sampling window, which correspond to the desired attitude and the thus obtained synthetic target scan lines are symmetrical to the nadir and perpendicular to the true flight direction

- und durch eine Verringerung oder Erhöhung des Auslesetaktes der synthetischen Sollscanzeilen entsprechend dem in bekannter Weise gewonnenen Meßwert des Quotienten aus der Fluggeschwindigkeit zur Flughöhe über Grund vg/he eine Übereinstimmung zwischen Längs- und Quermaßstab der Scanneraufnahme realisiert wird.- And by reducing or increasing the read-out of the synthetic Sollscanzeilen according to the obtained in a known manner measured value of the quotient from the airspeed to the altitude above ground v g / h e a match between longitudinal and transverse scale of the scanner recording is realized.

Durch die Festlegung der Matrixgröße und der Abbildungsoptik des Scanners entsprechend dem Wesen der Erfindung, d.h. unter Beachtung der maximal auftretenden unerwünschten Bewegungen bzw. des angularen Bewegungsbereiches, wird eine vollständige Erfassung des Sollschwad:.treifens gewährleistet. Durch diese Maßnahme gehen keine für die Auswertung notwendigen Bildinhalte verloren. Mittels der Möglichkeit, aus der Gesamtheit der in den Pixeln des Matrixaufnahmesensors gespeicherten Informationen unter Berücksichtigung der von an sich bekannten Flugbewegungs- und Fluglagesignalsansoren bereitgestellten Informationen, die Koordinaten für die eine Sollscanzeile bildenden Pixel zu bestimmen, die der Sollfluglage entsprechen, ist ohne Auflösungsverlust eine Bewegungskorrektur realisierbar. Es kann in diesem Zusammenhang von einer quasi elektronischen Korrekturbewegung einer Zeile auf bzw. aus der Gesamtheit der Zeilen bzw. der Pixel des Matrixaufnahmesensors gesprochen werden. Bei genügend großer Zeilenzahl des Matrixsensors besteht die Möglichkeit des Auslesens mehrerer Sollscanzeilen aus je einem Abtastfenster.By determining the matrix size and imaging optics of the scanner according to the essence of the invention, i. taking into account the maximum unwanted movements or the angular movement range, a complete detection of the target swath is ensured. By this measure, no image contents necessary for the evaluation are lost. By means of the possibility of determining from the totality of the information stored in the pixels of the matrix sensor, taking into account the information provided by known flight and signal position sensors, to determine the coordinates for the pixels forming a target scan line corresponding to the target attitude, a motion correction is without loss of resolution realizable. In this context, it is possible to speak of a quasi-electronic corrective movement of a line on or off the entirety of the lines or the pixels of the matrix recording sensor. If the number of lines of the matrix sensor is sufficiently large, it is possible to read out a plurality of desired scan lines each from one sampling window.

Werden hierbei in bekannter Weise je Abtastfenster definierte Spektralauszüge der einfallenden Strahlung realisiert, dann können echtzeitkorrigierte Multispektralaufnahmen gewonnen werden.If in this case defined spectral excerpts of the incident radiation are realized in a known manner per scanning window, then real-time-corrected multispectral images can be obtained.

Ebenfalls können gleiche zeilenweise Abbildungen der Erdoberfläche am Anfang und am Ende der Matrix, jeweils bezogen auf die Flugrichtung, unü zeitlich nacheinander, erfolgen. Diese werden dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren synchron bewegungsentzerrt. Durch fortlaufende Abtastung dieser Bildinhalte entstehen jeweils identische, >edoch unter verschiedenen Blickwinkeln aufgenommene Abbildungen der Erdoberfläche mit zentralperspektivischem Zusammenhang. Durch die Auswertung korrespondierender Bildpunkte ist eine Anwendung der so gewonnenen und verarbeiteten Daten zur Stereokartierung möglich.Likewise, the same line by line images of the earth's surface at the beginning and at the end of the matrix, in each case based on the direction of flight, unü temporal succession, take place. These are then synchronously motion-compensated by the method according to the invention. Continuous scanning of these image contents produces in each case identical images of the earth's surface with central perspectival coherence, which are recorded from different perspectives. By evaluating corresponding pixels, an application of the data thus obtained and processed for stereo mapping is possible.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

Die Erfindung soll anhand eines Beispieles und einer Figur näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an example and a figure.

Figur 1 zeigt die Lage zweier synthetischer Sollzeilen duf der Detektormatrix.FIG. 1 shows the position of two synthetic nominal lines Duf of the detector matrix.

Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung kann entweder eine optoelektronische Detektormatrix (CCD-Matrix, TIR-Matrix u.a. je nach aufzunehmendem Spektralbereich) mit wahlfreiem Zugriff zu den Detektorelementen (CID) herangezogen werden oder der ganze Bildinhalt der Detektormatrix wird während jedes Scanzeilentaktes in ein Register geladen und dort in der vorgeschlagenen Weise die jeweilige Sollscanzeile ausgelesen.To implement the solution according to the invention, either an optoelectronic detector matrix (CCD matrix, TIR matrix, inter alia, depending on the spectral range to be recorded) can be used with random access to the detector elements (CID) or the entire image content of the detector matrix is loaded into a register during each scan line cycle there in the proposed manner, the respective Sollscanzeile read.

Die Koordinaten der Detektorelement- bzw. Registerplätze der jeweiligen Sollscanzeilen werden synthetisch in einem Koordinatenrechner aus den eingehenden angularen Lagesignalen so bestimmt, daß sie der Sollposition innerhalb des Sollschwadstreifens am Boden entsprechen. Als quasistatische (langsam veränderliche) Lagesignale werden ω,,,, für die Querneigung, v>sUl für die Längsneigung und Kstlt für den Vorhalte- bzw. Abdriftwinkel herangezogen. Die dynamischen (schnell veränderlichen) Lagesignale codyn,v?dyn und Kdyn werden aus der zeitlichen Integration der Winkelgeschwindigkeitssignale der RcII-, Nick- und Gierbewegung gewonnen, während c*eo Verhältnis der Vorwärtsgeschwindigkeit zur Flughöhe über Grund (Vg/hj) auf optoelektronischem Wege gemessen wird. Letzteres vg/hg-Signal steuert zunächst den Aufnahmezeilentakt so, daß eine Übereinstimmung der Bildmaßstäbe längs und quer zur Flugrichtung erzielt wird.The coordinates of the Detektorelement- or register locations of the respective Sollscanzeilen be synthetically determined in a coordinate from the incoming angular position signals so that they correspond to the desired position within the Sollschwadstreifens on the ground. As quasi-static (slowly changing) position signals, ω ,,,, are used for the bank angle, v> sUl for the longitudinal inclination and K stlt for the advancement or drift angle. The dynamic (fast changing) position signals co dyn , v? dyn and K dyn are obtained from the time integration of angular rate signals of RcII, pitch and yaw motion, while c * eo ratio of forward speed to altitude over ground (Vg / hj) is measured opto-electronically. The latter v g / h g signal first controls the recording line clock so that a match of the image scales is achieved longitudinally and transversely to the direction of flight.

In Fig. 1 ist die Lage zweier synthetischer Sollscanzeilen 5 und 6 innerhalb einer Detektormatrix 1 willkürlich eingezeichnet. Die Zeile 5 stellt die Verbindungslinie der Detektorelemente derjenigen synthetisch bestimmten momentanen Sollscanzeile dar, bei der die Scanstrahlebene (die quer zur Flugrichtung x' verläuft) senkrecht auf den Boden gerichtet ist, was der Konfiguration bei einkanaligem Scanner entspricht. Für die mehrkanalige Anwendung ist als Beispiel zusätzlich die zeitlich zu 5 korrespondierende Sollscanzeile 6 bei vorausblickender Scanstrahlebene eingezeichnet. Die Zeilen 5 und 6 und ggf. weitere (z. B. rückblickende) können dann zu getrennten Bildstreifen zusammengefügt und für eine stereoskopische Auswertung, oder z. B. bei Vorschaltung entsprechender chromatischer Bandpaßfilter vor jedes Abtastfenster (ABCD, EFuH und evtl. weitere) für multispektrale Anwendungen herangezogen werden.In Fig. 1, the position of two synthetic Sollscanzeilen 5 and 6 is shown arbitrarily within a detector matrix 1. Line 5 represents the connecting line of the detector elements of those synthetically determined instantaneous desired scanning lines, in which the scanning beam plane (which extends transversely to the direction of flight x ') is directed perpendicular to the ground, which corresponds to the configuration with a single-channel scanner. For multichannel application, the target scan line 6, which corresponds in time to 5, is also shown as an example in the case of a prospective scanning beam plane. Lines 5 and 6 and possibly further (eg retrospective) can then be combined into separate image strips and used for a stereoscopic evaluation, or z. B. in advance of appropriate chromatic bandpass filter before each sampling window (ABCD, EFuH and possibly others) are used for multispectral applications.

Die als Zwischenwerte im Koordinatonrechner bestimmten momentanen Gesamtlagewinkel ω, φ und κ des Luftfahrzeuges bzw. des Aufnahmesystems, die Lageparameter κ, x^ und γω der der Sollfluglage entsprechenden synthetischen, momentanen Sollsc£nzei!en und die Bewogungsbereiche 2,3,4 und 10 sind zur Veranschaulichung in Figur 1 dargestellt.The instantaneous total attitude angles ω, φ and κ of the aircraft or of the recording system, which are determined as intermediate values in the coordinate calculator, the attitude parameters κ, x ^ and γ ω of the synthetic, momentary nominal ranges corresponding to the target attitude, and the Bewogungsbereiche 2,3,4 and 10 are shown in FIG. 1 for illustrative purposes.

Der φ- und K-Bewegungsbereich der Sollscanzeile 5 ist mit 2 und der φ- und K-Bewegungsbereich der Sollscanzeile 6 mit 3 bezeichnet. Der positive ω-Bewegungsbereich aller Scanzeilen ist durch 4 und flor negative ω-Bewegungsbereich durch 10 dargestellt.The φ and K moving range of the target scanning line 5 is denoted by 2, and the φ and K moving range of the target scanning line 6 is denoted by 3. The positive ω-moving range of all the scan lines is represented by 4 and the negative-ω moving range by 10.

In Figur 1 ist weiterhin die wahre Flugrichtung über Grund mit x', die Flugzeuglängsachse mit x, die Flugzeugquerachse mit y, die x-Verschiebung dar synthetischen, momentanen Sollscanzeilen 5 und 6 infolge der Längsneigung bzw. Nickbewegung mit x, und die y-Verschiebung der Sollscanzeilen 5 und 6 infolgo der Querneigung bzw. Rollbewegung mit yu gekennzeichnet.In Figure 1, the true flight direction over ground with x ', the aircraft longitudinal axis with x, the aircraft transverse axis with y, the x-displacement of synthetic, current Sollscanzeilen 5 and 6 due to the pitch or pitch with x, and the y-displacement the Sollscanzeilen 5 and 6 in succession of the bank or roll movement with y u marked.

Zusammengefaßt werden innerhalb eines Zeilentaktes folgende Operationen ausgeführt.In summary, the following operations are performed within a row clock.

- vg/hg ermitteln und Längsmoßstabskorrektur errechnen- Determine v g / hg and calculate the longitudinal lap correction

- Zeilentaktfrequenz nach der Abweichung vom Sollwert des vg/he-Verhältnisses bis zur Übereinstimmung des Längs- mit dem Quermaßstab steuern- Control the line clock frequency after the deviation from the nominal value of the v g / h e ratio until the longitudinal and transverse scales match

- Quasistatische und dynamische Werte von ω, φ und κ ermitteln- Determine quasistatic and dynamic values of ω, φ and κ

- Koordinaten derjenigen Detektotelemente bzw. Bildpixel der Aufnahme- bzw. Registermatrix errechnen, die der Sollposition der Objektpixel am Boden entsprechen- Calculate coordinates of those detector elements or image pixels of the recording or register matrix, which correspond to the desired position of the object pixels on the ground

- Matrixelemente der errechneten (synthetischen) momentanen Sollscanzeile auslesen und in einen Bildspeicher laden und zur weiterei' "Erarbeitung bereithalten.- Read out matrix elements of the calculated (synthetic) instantaneous desired scan line and load them into a frame memory and have them ready for further processing.

Claims (1)

Verfahren zur aktiven Korrektur der bewogungsbedingten Verzerrungen bei Scanneraufnahmen, die von Flugzeugen, Satelliten oder anderen Luft- oder Raumfahrzeugen aus gewonnen werden, gekenn* lehnet dadurch, daßProcedures for actively correcting for warp distortions in scanner images obtained from aircraft, satellites or other aircraft or spacecraft are characterized by: - als Aumahmesensor eines Push-broom-Zeilen-Scanners eine optoelektronische Detektormatrix verwendet wird,an optoelectronic detector matrix is used as the scanning sensor of a pushbroom line scanner, - a js der Gesamtzahl der Pixel des Aufnahmesensors ein oder mehrere Abtastfenster festgelegt v, ji den, wobei die Abtastfenster so auszubilden sind, daß die vollständige Erfassung des Sollschwadstreifens auf der Erde unabhängig vom angularen Bewegungsbereich gegeben ist, wobei dies durch eine Erweiterung des Aufnahmewinkels längs und quer zur Luftfahrzeuglängsachse um den angularen Bewegungsbereich erfolgt,a js the total number of pixels of the recording sensor one or more sampling windows set v, ji den, wherein the sampling windows are to be formed so that the complete detection of the target swath on the ground is independent of the angular range of motion given by an extension of the recording angle along and transverse to the aircraft longitudinal axis about the angular range of motion, - aus der Gesamtzahl der Pixel des jeweiligen Abtastfensters unter Inanspruchnahme der Flugbewegungssignale, d.h. der Rollwinkelgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Gierwinkelgeschwindigkeit sowie der Fluglagesignale, d.h. der Querneigung, der Längsneigung und dem Vorhaltewinkel, wobei diese Werte in bekannter Weise bereitgestellt werden, die Pixel einer Zeile bestimmt werden, die in ihrer Gesamtheit der Sollfluplage entspricht, und die derart gewonnene synthetisch? Sollscanzeile symmetrisch zum Nadir, senkrecht zur hü.'izontalen Ebene und senkrecht zur wahren Flugrichtung liegt,from the total number of pixels of the respective sampling window using the flight motion signals, i. the roll angular velocity, the pitch angular velocity and the yaw angular velocity, and the attitude signals, i. the bank, the pitch and the lead angle, these values being provided in a known manner, the pixels of a row being determined in their entirety corresponding to the desired fly position, and the thus obtained synthetically? Target line is symmetrical to the nadir, perpendicular to the horizontal plane and perpendicular to the true direction of flight, - bzw. auii der Gesamtzahl der Pixel mindestens zweier aktueller Abtastfenster bei Aufnahmen zur Stereokcjrtierung oder Multispektralaufnahmen unter Inanspruchnahme der Flugbewegungs- und Fiuglagesignale, die Pixel mindestens einer synthetischen Sollscanzeile je Abtastfenster bestimmt werden, die der Sollfluglage entsprechen und die derart gewonnenen synthetischen Sollscanzeilen symmetrisch zum Nadir und senkrecht zur wahren Flugrichtung liegen.- or auii the total number of pixels of at least two current sampling window when recording for stereocorrection or multi-spectral images using the Flugbewegungs- and Fiuglagesignale, the pixels of at least one synthetic Sollscanzeile per sampling window are determined that correspond to the desired attitude and the thus obtained synthetic Sollscanzeilen symmetrical to nadir and perpendicular to the true flight direction. - und durch eine Verringerung oder Erhöhung des Auslesetaktes der synthetischen Sollscanzeilen · entsprechend dem in bekannter Weise gewonnenen Meßwert vg/hg eine Übereinstimmung zwischen Längs- und Quermaßstab der Scanneraufnahme realisiert wird.- And by a reduction or increase in the read-out of the synthetic target scan lines · according to the obtained in a known manner measured value v g / h g a match between the longitudinal and transverse scale of the scanner recording is realized.
DD30343487A 1987-06-02 1987-06-02 METHOD FOR ACTUALLY CORRECTING MOTION DISTORTION OF SCANNERS RECORDED FROM AIRCRAFT, SATELLITE OR OTHER AIR OR SPACE VEHICLES DD281456A5 (en)

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WO1995000820A1 (en) * 1993-06-28 1995-01-05 Isnav S.A. Wide-field high-resolution camera device for aircraft

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