ES2547706T3 - Estabilización de una línea de visión de un sistema de formación de imágenes instalado a bordo de un satélite - Google Patents

Abstract

Procedimiento de estabilización de una línea de visión (LS) de un sistema de formación de imágenes instalado a bordo de un satélite (100), comprendiendo dicho sistema de formación de imágenes: 5 - un telescopio (10) dispuesto para formar una imagen de una escena en un plano focal siguiendo la línea de visión del sistema de formación de imágenes; y - al menos un sensor matricial de imagen (20) dispuesto en el plano focal, y adaptado para captar imágenes sucesivas de acuerdo con un modo secuencial, en el cual los fotodetectores (21) del sensor se controlan de forma sucesiva e individual para una fase de acumulación de señal de detección de una radiación recibida seguida por una fase de lectura de una señal acumulada, de acuerdo con una orden de barrido de los fotodetectores que se repite de forma continua en bucle, correspondiendo cada repetición del barrido de los fotodetectores a una nueva imagen captada, y realizándose la fase de lectura para uno cualquiera de los fotodetectores al mismo tiempo que la fase de acumulación para otros de los fotodetectores; según el cual, para varias ventanas (22a-22d) formadas cada una por un subconjunto diferente de fotodetectores adyacentes en el interior del sensor, y siendo cada ventana más pequeña que la superficie útil total del sensor, se compara una porción de imagen (Ma-Md) que se capta en una de las ventanas en una de las repeticiones del barrido de los fotodetectores con un contenido de imagen de referencia (Ra-Rd) para la misma ventana de tal modo que se caracterice una variación de la línea de visión entre dicha repetición del barrido de los fotodetectores y un barrido de referencia, y obteniéndose una nueva caracterización de la variación de la línea de visión de forma separada para cada ventana en cada repetición del barrido de los fotodetectores; y según el cual se cambia una orientación de una parte al menos del sistema de formación de imágenes de tal modo que se modifique la línea de visión para compensar al menos parcialmente la variación de dicha línea de visión.

Description

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17-09-2015

De forma conocida, el orden de barrido de los fotodetectores 21 puede ser cualquiera con respecto a la ubicación de cada fotodetector en la matriz 20. La presente invención es compatible con cualquier orden de barrido, pero en aras de la simplicidad de la ilustración, las figuras 2a y 2b representan un (unos) barrido(s) que se realiza(n) de forma progresiva en la matriz 20 siguiendo cada línea en la dirección DL, y a continuación pasando a la línea siguiente en la dirección DC. Después de haber terminado de leer el último fotodetector 21 de la última línea, el barrido vuelve a comenzar sin interrupción en el primer detector de la primera línea, de forma cíclica.

Para implementar la invención, se definen varias ventanas en la matriz 20, que están formadas cada una por fotodetectores 21 adyacentes. De preferencia, los fotodetectores 21 de una misma ventana se pueden leer de forma consecutiva unos a continuación de los otros durante el barrido del modo secuencial, con el fin de reducir al máximo la duración total de la lectura de la ventana. Además, también se puede minimizar una distorsión de imagen en el interior de cada ventana, que se debe al modo secuencial de captación de imagen, mediante dicha lectura consecutiva. El mismo conjunto de ventanas se retoma en cada repetición del barrido.

La unidad de tratamiento 102 puede realizar la definición o el cálculo de las ventanas, así como unas operaciones de comparación o de correlación entre los contenidos de imagen que se captan en las diferentes ejecuciones del barrido del modo secuencial.

Las ventanas que se utilizan se pueden definir de varias formas. Por ejemplo, puede tratarse de unas ventanas fijas que se identifican mediante las coordenadas de los fotodetectores 21 en la matriz del sensor 20. En este caso, estas pueden estar separadas y distribuidas de forma regular por toda la superficie útil del sensor 20. Como alternativa, cada ventana puede ser el resultado de una plantilla de ventana, con unas dimensiones fijas pero que se desplaza en la matriz del sensor 20 a medida que se produce el barrido. Por otra parte dicha forma de definición de las ventanas puede ser ventajosa cuando el orden de recorrido de los fotodetectores 21 en el barrido del modo secuencial de captación de las imágenes está fijado. Cada ventana puede ser rectangular o cuadrada en el interior de la matriz, y consta de un número de fotodetectores 21 inferior, o muy inferior, al número total de fotodetectores del sensor de imagen 20. Por ejemplo, cada ventana puede constar de 100 x 100 fotodetectores, aunque la duración total de la lectura de una ventana puede ser 400 veces más corto que el de la matriz entera. En la figura 2a, se han fijado cuatro ventanas, que llevan las referencias 22a a 22d.

En la captación de una primera imagen de fotograma completo de acuerdo con el modo secuencial, se memoriza el contenido de imagen en el interior de cada ventana. A continuación, en cada captación posterior de una nueva imagen, el contenido de imagen de cada ventana se compara con el de la primera imagen captada para la misma ventana. Dicha comparación se puede realizar utilizando uno de los métodos conocidos de correlación de imágenes. Dichos métodos pueden implementar unos reajustes de contenido de imágenes unos con respecto a los otros, para obtener unas correlaciones entre contenidos de imágenes hasta unas escalas más finas que el paso de los fotodetectores en el sensor de imagen que se utiliza. De esta forma, se determina una variación de la línea de visión LS a partir de la variación de contenido de imagen para cada ventana entre el primer barrido y cada nuevo barrido del modo secuencial de captación de imagen. Dicho de otro modo, una ventana que se utiliza en la primera imagen captada se retoma en la imagen posterior, de tal modo que la variación de posición del contenido de imagen en esta ventana entre las dos ejecuciones del barrido permite medir la variación de la línea de visión LS. La frecuencia de obtención de un nuevo resultado de caracterización de la variación de la línea de visión LS es por lo tanto igual a la frecuencia de repetición del barrido del modo secuencial, multiplicada por el número de ventanas que se utilizan.

La figura 3a ilustra simbólicamente una secuencia completa de implementación de un procedimiento de acuerdo con la invención. El eje de las ordenadas señala todos los detectores 21 del sensor 20, indicando las ventanas 22a-22d. El eje de las abscisas señala el tiempo que lleva la referencia t, y cada valor entero que está indicado en este corresponde a un barrido adicional del conjunto de los fotodetectores 21 de acuerdo con el modo secuencial de captación de imagen. De este modo, se representan los barridos correspondientes a cuatro imágenes de fotograma completo que se captan de forma sucesiva, y ∆tf es la duración de cada barrido de fotograma completo. Para cada uno de los fotodetectores 21, la duración de la fase de acumulación es ∆ti y ∆tr la duración de la fase de lectura. Cuando todos los fotodetectores 21 de cada ventana se leen de forma sucesiva, las duraciones respectivas de lectura de las ventanas 22a-22d son respectivamente ∆ta,…, ∆td, siendo ∆ta = Na x ∆tr donde Na es el número de los fotodetectores 21 que están en el interior de la ventana 22a, y lo mismo para las demás ventanas 22b-22d. Para el primer barrido de la matriz del sensor 20, se obtiene por lo tanto un contenido de imagen de referencia con la referencia Ra para la ventana 22a al final del periodo ∆ta. Del mismo modo, durante este mismo primer barrido, se obtiene un contenido de imagen de referencia con la referencia Rb para la ventana 22b al final del periodo ∆tb, y lo mismo también para las ventanas 22c y 22d. Para el segundo barrido de la matriz del sensor 20, se obtiene un contenido de imagen de medición que lleva la referencia Ma para la ventana 22a al final de un nuevo periodo ∆ta en el interior del periodo de adquisición de la segunda imagen completa. Del mismo modo, durante este mismo segundo barrido, también se obtienen los contenidos de imagen de medición Mb-Md para las ventanas 22b-22d, respectivamente. Cuando se obtiene el contenido de imagen de medición Ma, este se compara con el contenido de imagen de referencia Ra para obtener el primer resultado C1 de caracterización de la variación de la línea de visión LS. ∆tx es la duración de tratamiento que es necesaria para obtener el resultado C1 a partir de los dos contenidos de imágenes Ra y Ma. Del mismo modo, también se obtienen los resultados C2-C4 de caracterización de la variación

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Claims (1)

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