JP2006148205A - Method of calibrating optical sensor mounted on satellite, and image pickup device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a calibration method for acquiring a high accuracy with the small number of pixels by changing direction of a linear CCD in executing calibration of a gain and the offset correcting coefficient of an optical line sensor to be equipped on an artificial satellite. <P>SOLUTION: When the satellite equipped with the optical sensor 2 of a line sensor system executes the calibration of the gain and offset correction coefficient, images are picked up in a state where the direction of arrangement of pixels 5 of a footprint 7 in an image pickup target of each of the pixels 5 in the optical sensor 2 may almost match the direction of movement of the artificial satellite 1. Thus, the calibration of the gain and offset correction coefficient is executed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、人工衛星に搭載される光学センサのゲイン、オフセット等の校正方法及びそれを使用した撮像装置に関するものである。   The present invention relates to a calibration method for gain, offset, and the like of an optical sensor mounted on an artificial satellite, and an imaging apparatus using the same.

衛星に搭載され画像を取得する光学センサの方式としてラインセンサが知られている。ラインセンサは多数の画素からなるリニア検出器を有し、観測対象物へ投影された画素の並びが衛星移動方向と概ね直交するように設置されている。
ラインセンサは1つの走査線に含まれる全画素の観測時刻が一致しているものであり、衛星が移動することを利用して2次元画像データを取得するものである。
A line sensor is known as an optical sensor system that is mounted on a satellite and acquires an image. The line sensor has a linear detector composed of a large number of pixels, and is arranged so that the arrangement of pixels projected onto the observation object is substantially orthogonal to the satellite moving direction.
In the line sensor, the observation times of all the pixels included in one scanning line coincide with each other, and two-dimensional image data is acquired by using the movement of the satellite.

各画素のゲインやオフセットが画素ごとに異なるため、取得した画像データには走査方向(移動方向)に縞状の雑音が現れる。通常、光学センサの開発時に積分球などの均一光源を用いて各画素のゲイン及びオフセットのデータベースを作成しておき、画像取得時にこれを用いて縞状雑音を除去する補正処理が行われる。   Since the gain and offset of each pixel differ from pixel to pixel, striped noise appears in the acquired image data in the scanning direction (movement direction). Usually, a gain and offset database for each pixel is created using a uniform light source such as an integrating sphere at the time of development of an optical sensor, and correction processing for removing the stripe noise is performed using the database during image acquisition.

しかし、センサの環境条件や経年変化等によりゲイン、オフセットが変化することがあり、予め取得したデータベースでは十分な補正ができず、縞状雑音が発生することがある。この場合、取得画像データを用いて各画素の出力平均値、標準偏差、累積ヒストグラム等をもとめ、これら統計値が等しくなるようにゲイン、オフセット等の出力補正係数の校正が実施されることは開示されている(例えば、非特許文献1参照。)。   However, the gain and offset may change due to environmental conditions of the sensor, changes over time, etc., and sufficient correction cannot be performed with a database acquired in advance, and stripe noise may occur. In this case, it is disclosed that an output average value, standard deviation, cumulative histogram, etc. of each pixel are obtained using acquired image data, and output correction coefficients such as gain and offset are calibrated so that these statistical values are equal. (See, for example, Non-Patent Document 1).

高木幹雄、下田陽久監修「画像解析ハンドブック」(財)東京大学出版会、1995年11月10日、第6刷、(p448〜p450)“Image Analysis Handbook”, supervised by Mikio Takagi and Yoshihisa Shimoda, University of Tokyo Press, November 10, 1995, 6th edition, (p448-p450)

従来の校正方法においては、撮像対象地域の輝度頻度分布が各画素とも同じであるということが前提条件となる。
ラインセンサは各画素が対象物の異なる位置を走査するので例えば1シーンといった少ないデータ数では各画素の輝度頻度分布は一般に異なることになる。
しかし、無数の画像データを用いれば輝度の頻度分布がどの画素も同じになると仮定できるため、ラインセンサについても前記校正が実施されているが、実際には使用できる画像数には限りがあるため、高い校正精度が得られないという課題があった。
In the conventional calibration method, it is a precondition that the luminance frequency distribution in the imaging target area is the same for each pixel.
In the line sensor, since each pixel scans a different position of the object, the luminance frequency distribution of each pixel generally differs with a small number of data such as one scene.
However, since it can be assumed that the frequency distribution of luminance is the same for every pixel if an infinite number of image data is used, the above-described calibration is performed for the line sensor, but the number of images that can actually be used is limited. There was a problem that high calibration accuracy could not be obtained.

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、リニアCCDの方向を変えることにより、少ない画像数で高い精度を得る校正方法を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a calibration method for obtaining high accuracy with a small number of images by changing the direction of a linear CCD.

この発明の衛星搭載光学センサの校正方法は、ラインセンサ方式の光学センサを搭載した衛星が、ラインセンサの各画素におけるゲイン及びオフセットの補正係数の校正を実施するときに、ラインセンサの走査線に対応した撮像対象方向と人工衛星の移動方向とを概ね一致させて、異なる時間でラインセンサの検出した各画素の出力レベルの取得データに基づき、ゲイン及びオフセットの校正を実施するものである。   The satellite-mounted optical sensor calibration method according to the present invention is such that, when a satellite equipped with a line sensor optical sensor performs calibration of gain and offset correction coefficients in each pixel of the line sensor, The corresponding imaging target direction and the movement direction of the artificial satellite are substantially matched, and the gain and offset are calibrated based on the output level acquisition data of each pixel detected by the line sensor at different times.

この発明の撮像装置は、人工衛星に搭載して地表の画像を撮影する光学センサと、上記光学センサの光軸が常に地球方向を向くようにその姿勢を制御する駆動部を有するジンバル機構と、校正時に上記光学センサの姿勢を地球方向の軸のまわりに回転させる回転機構と、上記光学センサを搭載した衛星が、ラインセンサの各画素におけるゲイン及びオフセットの補正係数の校正を実施するときに、ラインセンサの走査線に対応した撮像対象方向と人工衛星の移動方向とを概ね一致させて、異なる時間でラインセンサの検出した各画素の出力レベルの取得データに基づき、ゲイン及びオフセットの校正を実施するデータ解析装置とを具備したものである。   An imaging apparatus according to the present invention includes an optical sensor that is mounted on an artificial satellite and captures an image of the surface of the earth, and a gimbal mechanism having a drive unit that controls the posture of the optical sensor so that the optical axis is always directed to the earth. A rotation mechanism that rotates the attitude of the optical sensor around an axis in the direction of the earth at the time of calibration and a satellite equipped with the optical sensor perform calibration of gain and offset correction coefficients in each pixel of the line sensor. The image capturing direction corresponding to the scanning line of the line sensor and the moving direction of the artificial satellite are generally matched, and the gain and offset are calibrated based on the acquired data of the output level of each pixel detected by the line sensor at different times. And a data analyzing device.

ラインセンサの校正時には、撮像時のラインセンサの方向を90度変えることにより、少ない画像数のデータに基づいて、高い精度で、ラインセンサの感度及びオフセットの校正が実現出来るという効果がある。   At the time of calibration of the line sensor, by changing the direction of the line sensor at the time of imaging by 90 degrees, there is an effect that the sensitivity and offset of the line sensor can be calibrated with high accuracy based on data of a small number of images.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施形態1による撮像状態を説明するための図であり、1は人工衛星、2は光学センサ、3は撮像対象、4は光学系、5は画素、6はラインセンサ、7はラインセンサの各画素の撮像対象を表すフットプリントである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining an imaging state according to Embodiment 1 of the present invention. 1 is an artificial satellite, 2 is an optical sensor, 3 is an imaging target, 4 is an optical system, 5 is a pixel, 6 is a line sensor, Reference numeral 7 denotes a footprint representing an imaging target of each pixel of the line sensor.

人工衛星1に搭載された光学センサ2は撮像対象3の像を生成する光学系4を有する。光学系4の像面に複数の画素5を有するラインセンサ6が設置されている。
人工衛星1の移動に伴うフットプリント7の移動方向を矢印で示す。
ラインセンサ6の出力は撮像周期に従って順次読み出され、人工衛星1を経由して地上に伝送され、画像処理が施される。(詳細は図6で後述する。)
The optical sensor 2 mounted on the artificial satellite 1 has an optical system 4 that generates an image of the imaging target 3. A line sensor 6 having a plurality of pixels 5 is installed on the image plane of the optical system 4.
The moving direction of the footprint 7 accompanying the movement of the artificial satellite 1 is indicated by an arrow.
The output of the line sensor 6 is sequentially read according to the imaging cycle, transmitted to the ground via the artificial satellite 1, and subjected to image processing. (Details will be described later with reference to FIG. 6).

通常の観測を実施するときは、撮像対象におけるラインセンサ6のフットプリント7の画素並びの方向は人工衛星1の移動方向に対して概ね直交する方向に設定される。   When normal observation is performed, the pixel arrangement direction of the footprint 7 of the line sensor 6 in the imaging target is set to a direction substantially orthogonal to the moving direction of the artificial satellite 1.

図2はこの発明の実施形態1による校正方法を説明するための図であり、4〜7は図1の説明と同じものである。校正時のフットプリント7の画素並びの方向とその移動方向の関係を斜視図で示している。   FIG. 2 is a diagram for explaining a calibration method according to Embodiment 1 of the present invention, and 4 to 7 are the same as those in FIG. The perspective view shows the relationship between the pixel alignment direction of the footprint 7 at the time of calibration and its moving direction.

実施の形態1に係る校正方法を実施するときは、人工衛星1の姿勢を回転制御するか、光学センサ2を回転させて、図2に示すように、フットプリント7の画素並びの方向と人工衛星1の移動方向とを一致させる。   When the calibration method according to the first embodiment is performed, the orientation of the artificial satellite 1 is rotationally controlled or the optical sensor 2 is rotated, and as shown in FIG. The moving direction of the satellite 1 is matched.

矢印は人工衛星1の移動にともなうフットプリント7の移動方向である。
図2から明らかなように、フットプリント7の移動により各画素5は撮像対象の同一箇所を観測することになるため、撮像対象の輝度頻度分布は各画素同じとなる。
従って、少ない画像データで高い補正精度を達成することができる。
The arrow indicates the movement direction of the footprint 7 with the movement of the artificial satellite 1.
As is clear from FIG. 2, each pixel 5 observes the same part of the imaging target as the footprint 7 moves, and therefore the luminance frequency distribution of the imaging target is the same for each pixel.
Therefore, high correction accuracy can be achieved with a small amount of image data.

なお、フットプリント7の画素5に対応した並びの方向と人工衛星1の移動方向とが完全に一致しなくてもよい。誤差が生じると各画素5は同一箇所を観測することはできないが、近隣箇所を観測することはできる。
観測対象となる自然界の情景は空間的冗長性が高く一般に近隣の輝度値は近い値をとるので、従来例に比べて少ない画像データで各画素5は同様な輝度頻度分布を得ることができる。
It should be noted that the direction of alignment corresponding to the pixels 5 of the footprint 7 and the moving direction of the artificial satellite 1 may not completely match. If an error occurs, each pixel 5 cannot observe the same part, but can observe a neighboring part.
Since natural scenes to be observed have high spatial redundancy and generally neighboring luminance values are close to each other, each pixel 5 can obtain the same luminance frequency distribution with less image data than the conventional example.

図3はこの発明の実施形態1による撮像時の光学センサ2が撮影する地表画像の状態を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the state of the ground image captured by the optical sensor 2 during imaging according to Embodiment 1 of the present invention.

人工衛星1が矢印の方向へ移動した際に、ラインセンサ6による同時に撮像されるフットプリント7が、時間の経過につれ人工衛星1が移動した場合にできる、軌跡とフットプリント7の方向を表現したものである。   When the artificial satellite 1 moves in the direction of the arrow, the footprint 7 simultaneously imaged by the line sensor 6 represents the locus and the direction of the footprint 7 that can be generated when the artificial satellite 1 moves over time. Is.

人工衛星1の移動方向とラインセンサ6のフットプリント7が直角であるため、人工衛星1の移動につれ、2次元の画像が容易に得られることになる。   Since the moving direction of the artificial satellite 1 and the footprint 7 of the line sensor 6 are perpendicular, a two-dimensional image can be easily obtained as the artificial satellite 1 moves.

図4はこの発明の実施形態1による校正時の光学センサ2が撮影する地表画像の状態を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the state of the ground image taken by the optical sensor 2 during calibration according to Embodiment 1 of the present invention.

人工衛星1が矢印の方向へ移動した際に、ラインセンサ6による同時に撮像されるフットプリント7が、時間の経過につれ人工衛星1が移動した場合にできる、軌跡とフットプリント7の方向を表現したものである。   When the artificial satellite 1 moves in the direction of the arrow, the footprint 7 simultaneously imaged by the line sensor 6 represents the locus and the direction of the footprint 7 that can be generated when the artificial satellite 1 moves over time. Is.

人工衛星1の移動方向とラインセンサ6のフットプリント7が同一方向を向いているため、人工衛星1の移動につれ、フットプリント7の一画素に注目すると、何度も同じ画素の場所を、人工衛星の移動後も通過することが容易に分かる。
この特性を利用して、ラインセンサ6の各画素毎の出力補正係数の校正が容易に可能であることは明白である。
Since the movement direction of the artificial satellite 1 and the footprint 7 of the line sensor 6 are in the same direction, if one pixel of the footprint 7 is noticed as the artificial satellite 1 moves, the position of the same pixel is It can be easily seen that the satellite passes after the movement.
It is obvious that the output correction coefficient for each pixel of the line sensor 6 can be easily calibrated using this characteristic.

図5は校正用に使用する画素の関係を説明するための図であり、L1〜L4はラインセンサ6の各周期でのフットプリント7を表し、実際は図4のように同一ライン上を撮像しているが、分かり易くするために、時間の経過にともない下方へずらして記述している。   FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between pixels used for calibration. L1 to L4 represent footprints 7 in each cycle of the line sensor 6. Actually, images are taken on the same line as shown in FIG. However, for the sake of easy understanding, the description is shifted downward as time passes.

ここで、nは各周期間で人工衛星1が移動した移動量に相当する画素数を表現している。また、iは任意の場所を対象とする任意の画素5を表しており、その1個となりの画素5がi−1であり、順次i−2、i−3と続いていることを示している。   Here, n represents the number of pixels corresponding to the amount of movement of the artificial satellite 1 during each period. In addition, i represents an arbitrary pixel 5 intended for an arbitrary location, and the one pixel 5 is i−1, which indicates that i-2 and i-3 are sequentially continued. Yes.

ゲイン及びオフセットの補正係数の校正するには、ラインセンサ6の各画素5毎のビデオレベルの値のデータを採取し、ラインセンサ6の周期の整数倍以上の時間経過を経て、人工衛星1が移動して、同一場所を撮像した時の、ラインセンサ6の他の画素5のビデオレベルの値のデータを採取し、ラインセンサ6の各画素5の校正係数を算出することができる。   In order to calibrate the gain and offset correction coefficients, data of the video level value for each pixel 5 of the line sensor 6 is collected, and after a time lapse of an integral multiple of the cycle of the line sensor 6, the artificial satellite 1 The data of the video level value of the other pixels 5 of the line sensor 6 when moving and imaging the same place can be collected, and the calibration coefficient of each pixel 5 of the line sensor 6 can be calculated.

1つの画素5への入力L(輝度)と出力Xに線形性を仮定すると、出力Xは入力Lで式(1)のような関係で表すことができる。   Assuming that the input L (luminance) to one pixel 5 and the output X are linear, the output X can be expressed by the relationship as shown in Expression (1) at the input L.

Figure 2006148205
Figure 2006148205

i番目の画素5での各値をX、a、b、Lで表現するものとする。
図5のL1〜L4の各ラインでi番目の場所を撮像した時の出力Xと入力Lの関係を表したのが式(2)で表せ、L1〜L3の各ラインでi−1番目の場所を撮像した時が式(3)であり、同様に、式(4)、式(5)が成立する。
each value in the i-th pixel 5 X i, shall be expressed by a i, b i, L i .
The relationship between the output X and the input L when the i th place is imaged in each of the lines L1 to L4 in FIG. 5 can be expressed by equation (2), and the i−1 th line in each of the lines L1 to L3. The time when the place is imaged is Expression (3), and similarly, Expression (4) and Expression (5) are established.

Figure 2006148205
Figure 2006148205

また、i番目〜i−3番目の場所は非常に近い場所であるので、ほぼ等しいと仮定すると式(6)が成立する。
ここで、式(2)〜式(6)を計算することにより、各画素5のオフセットa及びゲインbが算出することが可能である。
In addition, since the i-th to i-3th places are very close places, assuming that they are almost equal, Expression (6) is established.
Here, it is possible to calculate the offset a i and the gain b i of each pixel 5 by calculating the equations (2) to (6).

ゲイン及びオフセットの補正係数の校正するには、ラインセンサ6の任意の複数の画素5のビデオレベルの値のデータを採取し、時間経過を経て、同一場所を撮像した時の、ラインセンサ6の他の複数の画素5のビデオレベルの平均値のデータを採取し、ラインセンサの各画素5の校正係数を算出することができる。   In order to calibrate the gain and offset correction coefficients, data of video level values of a plurality of pixels 5 of the line sensor 6 are collected, and the image of the same place is imaged over time. Data of average values of video levels of other plural pixels 5 can be collected, and the calibration coefficient of each pixel 5 of the line sensor can be calculated.

また、取得画像データを用いて各画素5の出力平均値、標準偏差、累積ヒストグラム等をもとめ、これら統計値が等しくなるようにゲイン、オフセット等の出力補正係数の校正が実施することも可能である。   It is also possible to obtain the output average value, standard deviation, cumulative histogram, etc. of each pixel 5 using the acquired image data and calibrate output correction coefficients such as gain and offset so that these statistical values are equal. is there.

なお、ラインセンサ6はTDI(Time Delay & Integration)型センサであっても同様の効果を得ることができる。   Even if the line sensor 6 is a TDI (Time Delay & Integration) type sensor, the same effect can be obtained.

実施の形態2.
図6はこの発明の実施形態2によるブロック図を説明するための図であり、8はジンバル機構、9は回転機構、10はデータ処理装置、11はデータ記録装置、12はデータ解析装置であり、2は図1の説明と同じものである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining a block diagram according to Embodiment 2 of the present invention. 8 is a gimbal mechanism, 9 is a rotation mechanism, 10 is a data processing device, 11 is a data recording device, and 12 is a data analysis device. 2 is the same as the description of FIG.

光学センサ2はラインセンサ6によるカメラで、地表の画像を撮影して得られた地上画像データを、デジタルデータに変換してデータ処理装置10に転送する。   The optical sensor 2 is a camera based on the line sensor 6, converts ground image data obtained by photographing an image of the ground surface into digital data, and transfers the digital data to the data processing device 10.

ジンバル機構8を光学センサ2と同一の筐体に設置して一体化することにより、撮影時の光学センサ2の姿勢を3軸の傾き(ω,φ,u:ロール角・ピッチ角・ヨー角)で計測し、光学センサ2の校正時には回転機構9をヨー角方向で90度回転させる。   By installing and integrating the gimbal mechanism 8 in the same housing as the optical sensor 2, the attitude of the optical sensor 2 at the time of shooting is tilted in three axes (ω, φ, u: roll angle, pitch angle, yaw angle. The rotation mechanism 9 is rotated 90 degrees in the yaw angle direction when the optical sensor 2 is calibrated.

本発明では機体に設置したGPS(Global Positioning System)等により、ジンバル8を人工衛星1の機体に設置して、撮影時の光学センサ2の位置を3次元空間の位置情報として求める。   In the present invention, the gimbal 8 is installed in the body of the artificial satellite 1 by GPS (Global Positioning System) installed in the body, and the position of the optical sensor 2 at the time of photographing is obtained as position information in the three-dimensional space.

データ処理装置10はジンバル機構8と回転機構9へ駆動信号を送って制御し、光学センサ2からの画像データをデータ記録装置11へ送る。
データ記録装置11は地上設備であるデータ解析装置12へ画像データを転送し、そこで詳細な解析を行うものである。
The data processing device 10 controls the gimbal mechanism 8 and the rotation mechanism 9 by sending drive signals, and sends the image data from the optical sensor 2 to the data recording device 11.
The data recording device 11 transfers image data to a data analysis device 12 which is a ground facility, and performs detailed analysis there.

図7はこの発明の実施形態2による撮像装置の制御機構を説明するための図であり、2は図1の説明と同じもの、8は図6の説明と同じものである。   7 is a diagram for explaining the control mechanism of the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present invention. 2 is the same as the description of FIG.

本発明に係る校正を実施する際に、人工衛星1の姿勢を回転制御し、人工衛星の姿勢を制御する代わりに、回転機構9を用いて光学センサ2による撮像対象の像を回転させるものである。   When carrying out calibration according to the present invention, the attitude of the artificial satellite 1 is controlled to rotate, and instead of controlling the attitude of the artificial satellite, the image of the object to be imaged by the optical sensor 2 is rotated using the rotation mechanism 9. is there.

光学センサ2とジンバル機構8を一体的に取り付け、ジンバル機構8の角度センサで計測したジンバル8に対する光学センサ2の姿勢データ(ロール角・ピッチ角・ヨー角)に基づいて、角度センサの計測するロール角、ピッチ角、ヨー角が目標角に一致するように、ジンバル8に設けられセンサ2を回転駆動する。3軸の姿勢制御機構のモータ(M1,M2,M3)をコントロールする電圧を出力して、光学センサ2の向きを地球方向に一致させる制御を行う。   The optical sensor 2 and the gimbal mechanism 8 are integrally attached, and the angle sensor measures based on attitude data (roll angle, pitch angle, yaw angle) of the optical sensor 2 with respect to the gimbal 8 measured by the angle sensor of the gimbal mechanism 8. The sensor 2 provided in the gimbal 8 is rotationally driven so that the roll angle, pitch angle, and yaw angle coincide with the target angle. A voltage for controlling the motors (M1, M2, M3) of the three-axis attitude control mechanism is output, and control is performed so that the direction of the optical sensor 2 matches the earth direction.

光学センサ2を搭載した人工衛星1が理想的なコース(一定高度・一定方位)で飛行する場合は、光学センサ2は常に地球方向を向き、データの飛びや歪みのない地表画像が得られる。   When the artificial satellite 1 equipped with the optical sensor 2 flies in an ideal course (constant altitude / constant direction), the optical sensor 2 always faces the earth, and a ground image free from data jumping and distortion can be obtained.

しかし、人工衛星1が理想的なコースで飛行するのは不可能であるので、撮影時には光学センサ2が常に地球方向を向き、人工衛星1の移動方向に対して、光学センサ2が直交するように、3軸方向で制御することにより、光学センサ2の姿勢をリアルタイムに制御する必要がある。   However, since it is impossible for the artificial satellite 1 to fly on an ideal course, the optical sensor 2 always faces the earth direction at the time of photographing so that the optical sensor 2 is orthogonal to the moving direction of the artificial satellite 1. In addition, it is necessary to control the attitude of the optical sensor 2 in real time by controlling in three axis directions.

この制御をせずに、画像データと一緒にこの時の姿勢データを記録しておくだけでは、一定のコースを人工衛星1が飛行するために機体を傾けた時に、目的の地上エリアから外れてしまい、撮影できなかったエリアは後でコンピュータのプログラムで画像を補正することはできない。   If the attitude data at this time is recorded together with the image data without performing this control, the satellite 1 will deviate from the target ground area when the aircraft 1 is tilted so that the satellite 1 flies over a certain course. In other words, the image cannot be corrected later in the computer program in the area that could not be photographed.

以上に述べたように、光学センサ2が実施の形態1のように、ラインセンサの走査線に対応した撮像対象方向と人工衛星の移動方向とを概ね一致させて、異なる時間でラインセンサの検出した各画素の出力レベルの取得データに基づき、校正を行った後、撮像をおこなうことと、撮像装置の制御機構を利用して安定した撮像が得られるという効果がある。   As described above, the optical sensor 2 detects the line sensor at different times by substantially matching the imaging target direction corresponding to the scanning line of the line sensor and the moving direction of the artificial satellite as in the first embodiment. Based on the acquired output level data of each pixel, there is an effect that after performing calibration, imaging is performed, and stable imaging can be obtained using the control mechanism of the imaging apparatus.

この発明の実施形態1による撮像状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the imaging state by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1による校正方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calibration method by Embodiment 1 of this invention. 撮像時の光学センサが撮影する地表画像の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the surface image which the optical sensor at the time of imaging image | photographs. 校正時の光学センサが撮影する地表画像の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the surface image which the optical sensor at the time of calibration image | photographs. 校正用に使用する画素の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship of the pixel used for calibration. この発明の実施形態2による撮像装置のブロック図を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the block diagram of the imaging device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施形態2による撮像装置の制御機構を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control mechanism of the imaging device by Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 人工衛星、 2 光学センサ、 3 撮像対象、 4 光学系、 5 画素、 6 ラインセンサ、 7 ラインセンサのフットプリント、 8 ジンバル機構、 9 回転機構、 10 データ処理装置、 11 データ記録装置、 12 データ解析装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Artificial satellite, 2 Optical sensor, 3 Imaging object, 4 Optical system, 5 Pixel, 6 Line sensor, 7 Line sensor footprint, 8 Gimbal mechanism, 9 Rotation mechanism, 10 Data processing device, 11 Data recording device, 12 Data Analysis device.

Claims (7)

ラインセンサ方式の光学センサを搭載した衛星が、ラインセンサの各画素におけるゲイン及びオフセットの補正係数の校正を実施するときに、
ラインセンサの走査線に対応した撮像対象方向と人工衛星の移動方向とを概ね一致させて、
異なる時間でラインセンサの検出した各画素の出力レベルの取得データに基づき、ゲイン及びオフセットの校正を実施することを特徴とする衛星搭載光学センサの校正方法。
When a satellite equipped with a line sensor optical sensor calibrates the gain and offset correction coefficients in each pixel of the line sensor,
The imaging target direction corresponding to the scanning line of the line sensor and the moving direction of the artificial satellite are substantially matched,
A calibration method for an optical sensor mounted on a satellite, which performs calibration of gain and offset based on acquired data of output levels of pixels detected by a line sensor at different times.
ゲイン及びオフセットの補正係数の校正において、上記ラインセンサの各画素が、時間経過を経て、概ね同一場所を撮像した時の画素単位のレベル値から、
上記ラインセンサの各画素の校正係数を算出することを特徴とする請求項1記載の衛星搭載光学センサの校正方法。
In the calibration of the gain and offset correction coefficients, each pixel of the line sensor is obtained from the level value in units of pixels when the same place is imaged over time.
2. The satellite-borne optical sensor calibration method according to claim 1, wherein a calibration coefficient of each pixel of the line sensor is calculated.
ゲイン及びオフセットの補正係数の校正において、上記ラインセンサの任意の複数画素が、時間経過を経て、同一エリアを撮像した時の任意の複数画素の平均レベル値から、
上記ラインセンサの各画素の校正係数を算出することを特徴とする請求項1記載の衛星搭載光学センサの校正方法。
In the calibration of the correction coefficient for the gain and offset, from the average level value of any plurality of pixels when the plurality of pixels of the line sensor image the same area over time,
2. The satellite-borne optical sensor calibration method according to claim 1, wherein a calibration coefficient of each pixel of the line sensor is calculated.
フットプリントの画素並びの方向と、人工衛星移動方向とを概ね一致させるために、人工衛星の姿勢を概ね90度回転制御して、
飛翔することを特徴とする請求項1〜請求項3のいづれか1項に記載の衛星搭載光学センサの校正方法。
In order to make the pixel alignment direction of the footprint substantially coincide with the direction of movement of the artificial satellite, the attitude of the artificial satellite is rotated by approximately 90 degrees,
The method for calibrating a satellite-mounted optical sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the flight is performed.
フットプリントの画素並びの方向と、人工衛星移動方向とを概ね一致させるために、光学センサを概ね90度回転させて、
飛翔することを特徴とする請求項1〜請求項3のいづれか1項に記載の衛星搭載光学センサの校正方法。
In order to make the pixel arrangement direction of the footprint approximately coincide with the satellite movement direction, the optical sensor is rotated approximately 90 degrees,
The method for calibrating a satellite-mounted optical sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the flight is performed.
上記光学センサがTDI(Time Delay & Integration)型センサを使用することを特徴とする請求項1〜請求項5のいづれか1項に記載の衛星搭載光学センサの校正方法。 6. The satellite-mounted optical sensor calibration method according to claim 1, wherein the optical sensor uses a TDI (Time Delay & Integration) type sensor. 人工衛星に搭載して地表の画像を撮影する光学センサと、
上記光学センサの光軸が常に地球方向を向くようにその姿勢を制御する駆動部を有するジンバル機構と、
校正時に上記光学センサの姿勢を地球方向の軸のまわりに回転させる回転機構と、
上記光学センサを搭載した衛星が、ラインセンサの各画素におけるゲイン及びオフセットの補正係数の校正を実施するときに、
ラインセンサの走査線に対応した撮像対象方向と人工衛星の移動方向とを概ね一致させて、
異なる時間でラインセンサの検出した各画素の出力レベルの取得データに基づき、ゲイン及びオフセットの校正を実施するデータ解析装置と、
を具備したことを特徴とする撮像装置。
An optical sensor mounted on an artificial satellite to take images of the ground surface;
A gimbal mechanism having a drive unit for controlling the posture so that the optical axis of the optical sensor always faces the earth,
A rotation mechanism that rotates the attitude of the optical sensor around an axis in the direction of the earth during calibration;
When a satellite equipped with the optical sensor performs calibration of gain and offset correction coefficients in each pixel of the line sensor,
The imaging target direction corresponding to the scanning line of the line sensor and the moving direction of the artificial satellite are substantially matched,
A data analysis device that calibrates the gain and offset based on the acquired data of the output level of each pixel detected by the line sensor at different times; and
An imaging apparatus comprising:
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