TWI393433B - An Optical Telemetry Payload System and Method for Enhanced Resolution - Google Patents

Description

一種增強解析度之光學遙測酬載系統及方法

本發明係有關於軌道中遙測衛星拍攝取像系統及方法，更詳而言之，係有關於一種增強解析度之光學遙測酬載系統及方法，係應用於軌道中遙測衛星環境中，利用增強解析度之光學遙測酬載系統，執行增強解析度之光學遙測酬載方法，可以達到較所使用之光學遙測酬載感測器為更高解析度的影像處理結果。

目前，傳統遙測衛星之地面解析度，完全取決於衛星上所搭載之遙測酬載的光學解析度，惟，高解析度之遙測酬載所需之技術極為複雜、且費用極為高昂。

於中華民國專利公報之公告/公開號I223534「在衛星定位系統接收器中之時間測定及其方法」中所述之，該專利為全球衛星定位系統GPS接收器之方法，而並非用以解決以較低成本而可獲得高解析度之遙測照片的問題。

於中華民國專利公報之公告/公開號480848「用於低地球軌道衛星之動態衛星濾波器控制器」中所述之，該專利為通訊衛星之RF轉頻器、輸入濾波器控制器技術領域，而並 非用以解決以較低成本而可獲得高解析度之遙測照片的問題。

於中華民國專利公報之公告/公開號480849「用於低地球軌道衛星通訊系統之閉迴路功率控制」中所述之，該專利為通訊衛星系統之通信品質技術領域，而並非用以解決以較低成本而可獲得高解析度之遙測照片的問題。

於中華民國專利公報之公告/公開號431091「利用低地球軌道衛星和無線電衛星直播系統以提供全球活動式網際網路之聯通系統」中所述之，該專利係為利用衛星來播送節目之技術領域，而並非用以解決以較低成本而可獲得高解析度之遙測照片的問題。

所以如何尋求一種系統及方法，能使用較低成本之方式而得以提升較低解析度之遙測酬載，藉以獲得高解析度之遙測照片，乃是待解決的問題。

本發明之主要目的便是在於提供一種增強解析度之光學遙測酬載系統及方法，係應用於軌道中遙測衛星環境中，利用增強解析度之光學遙測酬載系統，執行增強解析度之光學 遙測酬載方法，可以達到較所使用之光學遙測酬載感測器為更高解析度的影像處理結果。

本發明之又一目的便是在於提供一種增強解析度之光學遙測酬載系統及方法，係應用於軌道中遙測衛星環境中，利用增強解析度之光學遙測酬載系統，執行增強解析度之光學遙測酬載方法，能使用較低成本之方式而得以提升較低解析度之遙測酬載，藉以獲得高解析度之遙測照片。

根據以上所述之目的，本發明提供一種增強解析度之光學遙測酬載系統，該增強解析度之光學遙測酬載系統包含光學遙測酬載感測器、以及影像處理模組。

光學遙測酬載感測器以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝，使得光學遙測酬載感測器所具有之相鄰之感測元件均可獲得同一地點之部分影像資訊，藉由如此之取像方式，而得以提高與光學遙測酬載感測器前進方向為垂直之影像解析度。該光學遙測酬載感測器包含感測元件，感測元件用以感測地面目標；可改變感測元件與地面目標之相對夾角、以及相對拍攝位置，以達到連續取像之樣本間有部份重疊之結果。

影像處理模組，當藉由光學遙測酬載感測器之感測元 件，達成連續取像樣本間有部份重疊之結果後，該影像處理模組將對部份重疊之連續取樣樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則，而可達到較所使用之光學遙測酬載感測器為更高解析度的結果。

利用本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統，以進行增強解析度之光學遙測酬載方法過程時，於進行連續取像樣本步驟時，將取得部份重疊之連續取像樣本；光學遙測酬載感測器以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝，使得光學遙測酬載感測器相鄰之感測元件均可獲得同一地點之部分影像資訊，藉由如此之取像方式，而得以提高與光學遙測酬載感測器前進方向為垂直之影像解析度；該光學遙測酬載感測器包含感測元件，感測元件用以感測地面目標；可改變感測元件與地面目標之相對夾角、以及相對拍攝位置，以達到連續取像之樣本間有部份重疊之結果。進而，當藉由光學遙測酬載感測器之感測元件，達成連續取像樣本間有部份重疊之結果後，該影像處理模組將對部份重疊之連續取樣樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則，而可達到較所使用之光學遙測酬載感測器更高解析度的結果。

為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如後：

第1圖為一系統示意圖，用以顯示說明本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統的系統架構。如第1圖中所示之，應用於軌道中遙測衛星(未圖示出)中之增強解析度之光學遙測酬載系統1包含光學遙測酬載感測器2、以及影像處理模組3，其中，光學遙測酬載感測器2包含至少二個之感測元件21，影像處理模組3則包含非同步取樣運算法則31。

光學遙測酬載感測器2，該光學遙測酬載感測器2以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝，使得光學遙測酬載感測器2之相鄰之感測元件21均可獲得同一地點之部分影像資訊，藉由如此之取像方式，而得以提高與光學遙測酬載感測器2前進方向為垂直之影像解析度。

該光學遙測酬載感測器2包含至少二個之感測元件21，感測元件21用以感測地面目標；可改變感測元件21與地面目 標之相對夾角、以及相對拍攝位置，以達到連續取像之樣本間有部份重疊之結果。

影像處理模組3，當藉由光學遙測酬載感測器2之感測元件21，達成連續取像樣本間有部份重疊之結果後，該影像處理模組3將對部份重疊之連續取樣樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則31，而可達到較所使用之光學遙測酬載感測器2更高解析度的結果。

第2圖為一流程圖，用以顯示說明利用本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統，以進行增強解析度之光學遙測酬載方法的流程步驟。如第2圖中所示之，首先，對地面進行連續取像樣本動作，以達到連續取像之樣本間為部份重疊的結果，於進行連續取像樣本之步驟11時，將取得部份重疊之連續取像樣本；光學遙測酬載感測器2以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝，使得光學遙測酬載感測器2相鄰之感測元件21均可獲得同一地點之部分影像資訊，藉由如此之取像方式，而得以提高與光學遙測酬載感測器2前進方向為垂直之影像解析度；該光學遙測酬載感測器2包含二個以上之感測元件21，感測元件21用以感測地面目標；可改變感測元件21與地面目標之相對夾 角、以及相對拍攝位置，以達到連續取像之樣本間有部份重疊之結果，並進到步驟12。

於步驟12，當藉由光學遙測酬載感測器2之感測元件21，達成連續取像樣本間有部份重疊之結果後，該影像處理模組3將對部份重疊之連續取像樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則31，而可達到較所使用之光學遙測酬載感測器2為更高解析度的結果。

第3圖為一流程圖，用以顯示說明於第1圖、第2圖中之本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統及方法中之光學遙測酬載感測器的運作情形。於非同步取樣時，軌道中遙測衛星於前進時，將使增強解析度之光學遙測酬載系統1的光學遙測酬載感測器2改變姿態而回頭看，藉以達到利用感測元件21而重覆取像取樣之目的。如第3圖中所示之，於時間t1，光學遙測酬載感測器2利用感測元件21取像取樣而得出影像資料Im1、Im2；於時間t2，光學遙測酬載感測器2改變姿態而回頭看，藉以達到利用感測元件21取像取樣而得出影像資料Im2、Im3，在此，於t2所取像得出之影像資料Im2重覆於於t1時所取得之；於時間t3，光學遙測酬載感測器2利用感測元件21取像取樣而得出影像資料Im3、Im4， 在此，於t3所取像得出之影像資料Im3重覆於於t2時所取得之；於時間t4，光學遙測酬載感測器2改變姿態而回頭看，藉以達到利用感測元件21取像取樣而得出影像資料Im4、Im5，在此，於t4所取像得出之影像資料Im4重覆於於t4時所取得之。

第4(a)圖為一示意圖，用以顯示說明於三個不同時間利用光學遙測酬載感測器2之感測元件21，而取像取樣得出影像資料之情形。如第4(a)圖中所示之，例如，於時間Time1時，光學遙測酬載感測器2利用感測元件21而取像取樣以得出影像資料P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17；於時間Time2時，光學遙測酬載感測器2改變姿態而回頭看，藉以達到利用感測元件21取像取樣而得出影像資料P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27；於時間Time3時，光學遙測酬載感測器2利用感測元件21取像取樣而得出影像資料P31、P32、P33、P34、P35、P36、P37。

第4(b)圖為一示意圖，用以顯示說明於第4(a)圖中，在三個不同時間所取得之原始的影像資料情況。如第4(b)圖中所示之，於時間Time1時，取得之影像資料為P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17；於時間Time2時，取得之影像資 料為P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27；於時間Time3時，取得之影像資料為P31、P32、P33、P34、P35、P36、P37。

第4(c)圖為一示意圖，用以顯示說明利用於第4(b)圖中之原始的影像資料，藉以讓影像處理模組3利用其非同步取樣運算法則31以進行影像處理之情況。任一影像元素q _ij 將由非同步取樣運算法則31計算而得：非同步取樣運算法則31：影像元素q _ij ＝(P _{i －1,k} ＋P _{i ,j －k} )/2，在此，I，j，k為整數，當i－1＝0或j－k＝0時，則該項P為0。

如第4(c)圖中所示之為影像元素q11、q12、q21、q22、q23、q32與時間Time1時之影像資料為P11、P12、時間Time2時之影像資料為P21、P22、時間Time3時之影像資料為P31、P32的相互關連性。在此，由i＝1，j＝1，k＝1，運算而得出q11＝P11；由i＝1，j＝2，k＝1，運算而得出q12＝P11；由i＝2，j＝1，k＝1，運算而得出q21＝P11；由i＝2，j＝2，k＝1，運算而得出q22＝(P21＋P11)/2；由i＝2，j＝3，k＝1，運算而得出q23＝(P21＋P12)/2；由i＝3，j＝2，k＝1，運算而得出q32＝(P31＋P21)/2。

可由不同之i，j，k值而得出不同之影像元素。

相較於由單純之影像資料P11所構成之影像的解析度而言，藉由非同步取樣運算法則31所得出之影像元素q11、q12、q21、q22所構成之相同影像確具有較高的解析度。是故，利用本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統1，執行增強解析度之光學遙測酬載方法，可以達到較使用之光學遙測酬載感測器2原所具有之解析度(在此，例如，單純之影像資料P11所構成之影像的解析度)為具有更高解析度的影像處理結果，在此，例如，藉由非同步取樣運算法則31所得出之影像元素q11、q12、q21、q22所構成之相同影像確具有較高的解析度。

在此，由其他影像元素，例如，q13、q14、q23、q24所構成之影像，相較於由單純之影像資料P12所構成之相同影像，的確具有較高的解析度，而其原理相同於以上所述之，在此不再贅述。

綜合以上之實施例，我們可以得到本發明之一種增強解析度之光學遙測酬載系統及方法，係應用於軌道中遙測衛星環境中，利用增強解析度之光學遙測酬載系統，執行增強解析度之光學遙測酬載方法，可以達到較所使用之光學遙測酬載感測器為更高解析度的影像處理結果。於進行增強解析度 之光學遙測酬載方法過程時，在取像取樣拍攝之時，將改變增強解析度之光學遙測酬載系統之光學遙測酬載或測器的感測元件與地面目標之相對夾角、以及相對拍攝位置，以達到連續取像之樣本間有部份重疊之結果；光學遙測酬載感測器以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝，使得光學遙測酬載感測器所具有之相鄰之感測元件均可獲得同一地點之部分影像資訊，藉由如此之取像取樣方式，而得以提高與光學遙測酬載感測器前進方向為垂直之影像解析度。本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統及方法包含以下優點：1.利用增強解析度之光學遙測酬載系統，執行增強解析度之光學遙測酬載方法，可以達到較使用之光學遙測酬載感測器更高解析度的影像處理結果。

2.能使用較低成本之方式而得以提升較低解析度之遙測酬載，藉以獲得高解析度之遙測照片。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之專利範圍內。

1‧‧‧光學遙測酬載系統

2‧‧‧光學遙測酬載感測器

3‧‧‧影像處理模組

11 12‧‧‧步驟

21‧‧‧感測元件

31‧‧‧非同步取樣運算法則

Im1 Im2 Im3 Im4 Im5‧‧‧影像資料

P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17‧‧‧影像資料

P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27‧‧‧影像資料

P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37‧‧‧影像資料

q11 q12 q21 q22q23 q32‧‧‧影像元素

t1 t2 t3 t4‧‧‧時間

Time1 Time2 Time3‧‧‧時間

第1圖為一系統示意圖，用以顯示說明本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統的系統架構；第2圖為一流程圖，用以顯示說明利用本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統，以進行增強解析度之光學遙測酬載方法的流程步驟；第3圖為一流程圖，用以顯示說明於第1圖、第2圖中之本發明之增強解析度之光學遙測酬載系統及方法中之光學遙測酬載感測器的運作情形；第4(a)圖為一示意圖，用以顯示說明於三個不同時間利用光學遙測酬載感測器之感測元件，而取像取樣得出影像資料之情形；第4(b)圖為一示意圖，用以顯示說明於第4(a)圖中，在三個不同時間所取得之原始的影像資料情況；以及第4(c)圖為一示意圖，用以顯示說明利用於第4(b)圖中之原始的影像資料，藉以讓影像處理模組利用其非同步取樣運算法則以進行影像處理之情況。

1‧‧‧光學遙測酬載系統

2‧‧‧光學遙測酬載感測器

3‧‧‧影像處理模組

21‧‧‧感測元件

31‧‧‧非同步取樣運算法則

Claims (9)

1. 一種增強解析度之光學遙測酬載方法，係應用於軌道中遙測衛星環境中，該增強解析度之光學遙測酬載方法包含以下程序：對地面進行連續取像樣本動作，以達到連續取像之樣本間為部份重疊；以及對部份重疊之連續取像樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算方式，而得出更高之影像解析度。
2. 一種增強解析度之光學遙測酬載方法，係應用於軌道中遙測衛星環境中，該增強解析度之光學遙測酬載方法包含以下程序：光學遙測酬載感測器之感測元件感測地面目標；對地面進行連續取像樣本動作，以得到連續取像樣本，在此，該連續取像樣本間為部份重疊；以及影像處理模組將對該連續取像樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則，而可得出較所使用之該光學遙測酬載感測器更高之影像解析度。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之該增強解析度之光 學遙測酬載方法，其中，該非同步取樣運算為利用影像資料而得出影像元素。
4. 如申請專利範圍第2項所述之該增強解析度之光學遙測酬載方法，其中，於該光學遙測酬載感測器之感測元件感測地面目標之步驟，可改變該感測元件與該地面目標之相對夾角、以及相對拍攝位置。
5. 如申請專利範圍第2項所述之該增強解析度之光學遙測酬載方法，其中，於該光學遙測酬載感測器之感測元件感測地面目標之步驟，該光學遙測酬載感測器以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝。
6. 如申請專利範圍第5項所述之該增強解析度之光學遙測酬載方法，其中，於該光學遙測酬載感測器之感測元件感測地面目標之步驟，相鄰之感測元件均可獲得同一地點之部分影像資訊，而得以提高與該光學遙測酬載感測器前進方向為垂直之影像解析度。
7. 一種增強解析度之光學遙測酬載系統，係應用於軌道中遙測衛星環境中，該增強解析度之光學遙測酬載系統包含：光學遙測酬載感測器，該光學遙測酬載感測器以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍 攝，對地面進行連續取像樣本動作，以得到連續取像樣本，在此，該連續取像樣本間為部份重疊；以及影像處理模組，該影像處理模組將對該連續取樣樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則，而可得出較該光學遙測酬載感測器更高之影像解析度。
8. 一種增強解析度之光學遙測酬載系統，係應用於軌道中遙測衛星環境中，該增強解析度之光學遙測酬載系統包含：光學遙測酬載感測器，該光學遙測酬載感測器以待攝目標所在平面之法線方向而旋轉特定角度，藉以執行影像拍攝，該光學遙測酬載感測器包含：至少二個之感測元件，相鄰之該至少二個之感測元件均可獲得同一地點之部分影像資訊，而得以提高與該光學遙測酬載感測器前進方向為垂直之影像解析度，對地面進行連續取像樣本動作，以得到連續取像樣本，在此，該連續取像樣本間為部份重疊；；以及影像處理模組，該影像處理模組將對該連續取樣樣本進行影像處理，藉由非同步取樣運算法則，而可得出較該光學遙測酬載感測器更高之影像解析度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之該增強解析度之光學遙測酬載系統，其中，可改變該至少二個之感測元件2與該地面目標之相對夾角、以及相對拍攝位置。