CCD航空相机用长寿命帘幕式快门

CCD型航空侦察相机由于存储量大,一般每次可拍摄数千张图像,快门曝光次数频繁,因此对其工作的可靠性和使用寿命提出了更高的要求.设计了一种新型高可靠性、长寿命帘幕式焦面快门,帘幕采用金属的钛箔材料,无需齿轮组传动,克服了传统的该类型快门的诸多弊端,保障了帘幕快门的使用寿命;且通过DSP控制整个系统,提高了控制精度.实验结...     

彩色大面阵数字航空遥感相机技术的研究

提出了一种以彩色大面阵CCD探测器作为成像介质的大视场数字航空摄影相机设计技术。采用对称Russar型光学系统,在获得了大视场角的同时最大程度的降低了光学畸变;设计了精确的微位移传动系统移动CCD探测器以补偿前向像移,提高了相机的动态分辨率;设计了一种双叶片的中心式机械快门,获得了宽范围的曝光时间控制,保证了探测器的均匀曝光及合适的图像重叠率。地面及空中成像测试中相机的静态分辨率达到了CCD特征频率的要求,获得了清晰的航拍彩色图像,表明相机的各项技术性能满足要求,该相机技术已应用到国土资源的遥感普查中。     

新型单帘航摄焦平面快门

快门是控制感光介质曝光量的重要组件,为使航摄快门适应面阵CCD相机对空间结构上的要求,同时做到幅面曝光时间均匀、曝光时间调节范围大、并且曝光时间连续可调,设计了新型帘幕式快门。在分析了快门的曝光原理的基础上推导出快门有效曝光时间计算公式,并结合快门的有效曝光时间计算公式设计了单帘式快门,采用帘幕环绕面阵CCD的快门结构形式,快门帘幕采用四辊轴的结构形式,并利用正时带实现了快门的曝光功能,利用高斯误差合成对快门系统的精度进行了分析计算,得到系统的曝光精度为0.057。实验结果显示,快门能够实现1/50~1/250 s的曝光时间调节范围,通过光电法实验测得快门的曝光精度达到0.056,满足0.1的曝光精度指标要求。     

星载遥感相机像移分析

随着航天遥感技术的不断发展,遥感相机对地分辨率不断提高。在空间遥感成像过程中,由于成像载体与地面目标之间存在相对运动,导致目标图像在成像介质上产生像移,使遥感图像模糊不清,所以像移补偿成为提高成像质量和相机分辨率不可缺少的环节。通过建立计算遥感像移的数学模型,对各种因素产生的像移影响进行定量分析。结果表明:对星载遥感相机进行像移补偿时,可以忽略由于卫星姿态改变等随机因素产生的像移,而主要补偿因卫星沿轨道运动和地球自转造成的像移。最后,通过对实例的仿真验算,提出了一套针对星载遥感相机的机械式像移补偿方案。     

一种在离焦情况下获得高分辨率图像的新技术

在遥感、军事侦察和医疗成象等领域,需要得到目标的高分辨率图像．而像面离焦直接影响了成像质量、降低了空间分辨率．为了得到高分辨率图像,往往采用自动焦面补偿装置或温控系统来克服离焦现象,但这又不利于仪器的小型化和轻量化．本文提出,在光学系统光路中加入一特殊设计的非球面掩模板,并对经过位相掩模板后的图像进行图象处理得到清晰图像．使光学系统在大离焦量的情况下仍可获取高分辨率的图像．这对于光学遥感器在复杂的空间环境中获取高分辨率图像具有十分重要的意义。     

星载相机的像移补偿实现

针对搭载在太阳同步轨道卫星上的画幅式遥感相机在成像过程中的目标图像存在相对移动的情况,设计了一套机械像移补偿机构.通过在遥感相机成像过程中获取像移速度,在理论上构建了基于太阳同步轨道卫星遥感特点的像移参数计算模型.根据成像特点,该像移补偿机构采用伺服电机驱动滚珠丝杠的方式实现二维补偿操作.最后,对实际遥感情况进行了数据...     

航空遥感器姿态像移仿真分析

由于航空遥感器要求的分辨率愈来愈高,因此需要更为精确的像移补偿模型.本文针对拍照时飞机姿态角变化在遥感器像面处所引起的姿态像移,运用光线矢量与坐标系旋转相结合的方法建立遥感器姿态变化过程的数学模型.通过坐标系的旋转表示姿态的变化,根据遥感器姿态变化前后像面上各离散点的光线矢量之差,获得遥感器的姿态像移在像面上的大小与分布特征.运用该像移模型对遥感器姿态像移进行分析,提出减小姿态像移的工程措施.     

畸变对TDI成像相机的像移影响研究

随着时间延迟积分技术(Time Delayed and Integration,TDI)的不断成熟,具有TDI 功能的电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)已经广泛应用到高分辨率对地成像系统。然而,采用TDI功能的成像系统在推扫成像过程中必然会受到像移的影响,导致最终成像模糊。主要分析了TDI 成像过程中光学系统畸变引起像移的原因,推导了畸变产生像移的数值计算公式,分析了光学系统畸变对TDI 成像相机调制传递函数的影响,研究了畸变和像移导致的TDI 成像相机图像退化的关系,针对焦距为9 000 mm、积分级次96 级、地面像元分辨率GSD=0.6m,F/p=1、信噪比为50:1 的TDI 成像相机,计算了在畸变产生的像移影响下导致的NIIRS(National Imagery Interpretability Rating Scale,美国国家图像解译度分级标准) 的变化值NIIRS,计算结果表明在畸变导数值D'()=6.493 时引起的驻NIIRS 达到-0.1624将影响图像的解译需求,最后分析给出了对于该空间相机不影响解译需求的D'()限制条件。可为光学遥感TDI 成像系统的设计提供参考。     

改进的航空全帧型面阵CCD相机电子式像移补偿方法

目前基于TDI 方式的电子像移补偿方法中曝光期间电荷包以行为步长进行转移,使电荷包移动和像移之间存在较大的非同步效应,降低了补偿效果。为了提高像移补偿效果,首先分析了目前基于TDI 方式的电子像移补偿方法中电荷包移动的离散性对补偿效果的影响,提出了一种改进的电子像移补偿方法,从而可以大大减小电荷包和像移之间存在的非同步效应,对比两种方法调制度,从理论上证明了其对补偿效果的提高作用。给出了改进式的电子式像移补偿方法的驱动时序图,通过室内模拟不同像移补偿实验进行了两种方法的验证,分别比较采用两种像移补偿方法图像的清晰度。结果表明,改进式电子像移补偿法图像调制度平均值47/96大于传统像移补偿法图像调制度平均值1/3,改进式像移补偿法图像清晰度平均值为0.550 2大于传统像移补偿法图像清晰度平均值0.475 3。可以看出,改进式的像移补偿方法相对于传统TDI像移补偿方法,效果明显改善。     

框幅式航测相机中像移量对直接地理定位精度影响的研究

在航空摄影测量中,载机前向飞行和姿态旋转引起的像移模糊会为同名像点的量测引入误差,使共线方程偏离共线的条件,进而导致直接地理定位的精度下降。为定量分析像移对物点直接定位的影响,从摄影测量的共线方程出发,在充分考虑前向飞行和姿态旋转的条件下,建立了框幅式相机中CCD靶面各点像移量的数学模型。根据该模型计算出像移轨迹中的质心坐标和其对应的曝光时标,并以质心确定同名像点坐标,以中心曝光时间作为曝光时标以获得对应的外方位元素。仿真结果表明,在理想条件下,以上述方法进行双像前方交会的物方定位误差最大为0.12 mm,有效降低了像移对直接地理定位的影响。文中为分析框幅式航测相机中像移量对位置精度的影响和曝光时标的确定提供了理论依据。     

小型面阵航空相机系统的像移补偿

设计了一种小型面阵航空相机系统.该系统采用大面阵CMOS图像传感器作为成像器件,通过反射镜扫描进行像移补偿的方法,实现无人机飞行状态时清晰地数字成像.实验室前向像移补偿实验结果表明,该系统对于前向像移进行了较好的补偿,达到指标要求,成像清晰.     

面阵航空相机的图像稳定技术研究

航空相机是对地勘查测量获取信息的重要设备,通常采用前向飞行结合翼展方向摆扫的方式来扩大航空相机视场。着眼于扩大视场带来的运动像移问题,进一步严格推导了飞行和翼展两个方向的像移补偿公式,提出了实用性较强的像移补偿方案。基于MATLAB/Simulink环境对像移补偿系统数学建模进行仿真验证,仿真结果证明了该补偿方案的可实现性。在硬件实验中采用FPGA芯片作为核心芯片,实现了设计方案中像移补偿的功能。实验和仿真结果曲线实现了较好的吻合,像移补偿效果图进一步证明了像移补偿是提高航空成像质量和分辨率必不可少的环节。     

Visibility的航空遥感相机自动焦面检测方法

为了解决航空遥感相机自动焦面检测的问题,提出了一种利用空间滤波测速（SFV）原理进行航空遥感相机自动焦面检测的方法。首先,在焦面检测过程中,采集线阵CCD输出图像的Visibility值,利用SFV信号的Visibility值与离焦量之间的关系,通过搜寻SFV信号Visibility最大值找出最佳的成像焦面位置;其次,对空间滤波测速原理及Visibility与离焦量的关系进行了介绍;最后,对设计的实验装置在5~53.2 mm/s的典型像移速度下进行了20次焦面检测,结果表明最大测量误差均方值为46.25m,小于航空遥感相机光学系统的检焦误差宽容度（76.8m）,能够满足航空遥感相机的自动焦面检测精度要求。     

宽角航空侦察CCD相机设计

提出了一种新的宽角航空侦察CCD相机的设计方案.由光学转筒和反射镜旋转装置组成相机的基本结构,光学转筒被安装在与航向平行的位置上,反射镜被安装在光学转筒内与航向垂直的位置上.在航空侦察过程中,相机通过旋转光学转筒获取具有一定重叠率的局部图像序列,并分别由光学转筒和反射镜旋转装置补偿由滚动和俯仰姿态扰动产生的像移,提高单幅图像的质量.与传统的航空侦察相机相比,采用这种方案的相机具有体积小、视场宽、分辨率高和重叠率可调等优点,并且无需额外的姿态扰动像移补偿装置.最后,利用某次飞行测试中的三航道图像来验证方案的可行性.结果表明,该方案可以满足航空侦察大视场、高分辨的要求.     

面阵CCD航空相机斜视图像的几何校正

为增大机载光电侦察系统的视场角,航空相机多采用扫描方式对地摄影成像,文章针对面阵CCD航空相机斜视摄影引起的图像变形进行校正。由于该类相机与载机之间存在方位和俯仰两轴运动,文章同时考虑相机相对载机的旋转角度和载机相对地面的姿态角,建立了更符合该类相机工作状态的六姿态角投影校正模型,推导出同一地物在畸变图像和标准图像上的像素坐标变换关系,采用双线性插值算法对坐标变换后的像素灰度值进行重采样,对航空图像进行自动校正。最后,对某机场的航拍图像进行校正实验,并与基于地面控制点的多项式校正方法以及基于畸变图像和参考图像配准的校正方法进行比较。实验结果表明,六姿态角投影校正模型能够取得比较高的校正精度(可达像素级),当姿态角的测量精度为3′,图像大小为512pixel×512pixel时,图像校正的均方根误差为1.174 7pixel。该方法不需要提供参考图像和野外采集地面控制点数据,便于工程实现,基本满足航空图像处理的稳定可靠、精度高、实时性强等要求。     

增加航空摄影地面收容宽度方法研究

在实施大面积航空摄影时,常需要单航线飞行获取较大的地面收容宽度以提高效率,但单台航空相机的地面收容宽度是有限的。基于某项目的研制,为实现单航线摄影地面收容宽度不小于5.2 H(H为摄影高度)的指标,提出了采用多台短焦距相机组合使用的方式增加单航线摄影地面收容宽度。论述了采用双并列、三并列、四并列实现地面收容宽度指标的计算方法,通过计算前向像移速度差选择最优方案。该方法已在自然灾害监视及灾后重建普查方面得到广泛应用,文中论述的方法对推扫式航空相机、短焦距面阵CCD及胶片相机都是适用的。     

基于子块运动补偿的运动目标检测

鱼眼相机成像视角大,获得信息丰富,在车载应用中具有广阔应用前景.本文提出了一种适用于移动单目鱼眼相机的运动目标检测方法.首先,提出一种子块运动补偿模型补偿图像背景运动,解决了现有运动补偿模型对强视差背景补偿效果不好的问题.其次,在子块运动补偿模型参数求解时,通过引入自车运动参数简化模型参数个数,并结合直接方法求解,避免了传统基于特征点匹配方法求解参数时易受误匹配特征点影响的问题.然后,针对鱼眼相机的成像形变问题,本文提出了一种三平面校正方法获取鱼眼图像的子块运动补偿图像.最后,利用鱼眼图像的子块运动补偿图像和真实拍摄图像的差异信息实现运动目标检测.多种测试场景下的实验结果表明了本文方法的有效性.     

基于FPGA的全帧型面阵CCD航空相机像移补偿

通过对全帧型面阵CCD像移补偿时序的分析,利用FPGA作为像移补偿时序发生器,设计了其驱动系统。以全帧型面阵CCD芯片FTF4052M为例,给出了利用FPGA作为像移补偿时序发生器的设计方法,并完成了像移补偿时序电路的软件仿真及其硬件电路测试,在实际CCD成像中验证了像移补偿效果。实验证明该方法能够实现全帧型CCD相机的像移补偿。