空间相机相关法实时检焦技术研究

自动检调焦技术是保证空间相机拍摄出高质量图像的重要技术手段，本文介绍了一种自准直法实时检焦系统。该系统用两块小口径五棱镜代替其他空间相机常用的大平面反射镜，用半导体激光器做光源，用CCD作为光电转换器件，通过测量两光斑在CCD上的移动量，从而计算出离焦量。本文采用相关法处理数据，并通过合理选取阈值和数据拟和技术，实现了亚像素测量精度。该系统具有结构紧凑，稳定性好等特点，实验结果表明检焦分辨率≤10μm。     

透镜分离相位检焦技术在经纬仪中应用的研究

介绍了一种在经纬仪中应用相位法自动检调焦的技术通过检测CCD输出信号之间相位差获得像的相对偏移量,获得离焦量来调节物镜的位置,使目标的像始终位于焦面上,实现设备的自动调焦;检焦系统的ZEMAX仿真从理论上证明相位法自动检调焦技术在经纬仪中应用可行,整个系统的实现将使经纬仪的自动化检调焦功能更加完善.     

基于多方向扩展Sobel加权算法的合作目标检焦方法研究

在高空及邻近空间环境中，温度、压力等环境的急剧变化会导致航空光学载荷的光学系统出现离焦现象。为此，对图像背景亮度均衡算法和基于边缘检测图像清晰度评价自动检焦方法进行了研究，针对静态合作目标的检焦图像背景亮度不均衡的问题，提出了动态分块均衡背景亮度算法，设计了一种基于多方向扩展Sobel加权算法的合作目标检焦方法，所提的背景亮度均衡算法能够在保留细节的同时均衡图像背景亮度，设计的检焦方法能够有效检出图像更多边缘细节。为了验证该方法的检焦性能，使用可见光探测器对合作目标成像，模拟光学载荷的检焦过程获取过程图像，实验证明的了该方法消除了背景亮度变化对检焦结果的影响,较传统图像检焦算法具备更高的灵敏度，检焦精度提升了5%。     

航空遥感相机Ronchi光栅自准直检焦模型分析与验证

为解决航空遥感相机检焦系统故障分析、元器件选型及提高检焦精度的问题,本文深入研究了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦法。首先,归纳总结了国内外航空相机常用的几种检焦方法,对比了每种检焦方法的优缺点。接着,重点介绍了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦系统的构成和工作原理,建立了数学模型,模拟了检焦系统在不同像面位置处的输出波形。然后,为衡量离焦程度,提出了离焦评价因子的概念,接着分析了光学系统的衍射效应和像差大小、Ronchi光栅的周期选择及检焦光源的能量分布这三种因素对检焦精度的影响,给出了Ronchi光栅周期的选择方法。最后,通过实验的方法对本文的仿真结果加以验证。实验结果表明:合焦波形的峰峰值占比0.82,对应0.05 mm步长下的平均检焦分辨力约为10%。     

航空相机的自准直自动检焦方法研究

针对航空照相在高空中会由于温度、气压等环境参数的变化引起光学系统离焦的现象,设计了一种利用自准直原理实现自动检焦的结构.分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系,研究了光栅的刻线方向在焦平面上的摆放位置和不同光源参数对检焦精度的影响.试验结果表明,自动检焦的焦平面位置与实验室光学标定的焦平面位置的偏差<1/3半焦深.满足使用要求,并在动态飞行试验中获得了良好的图像.该方法可推广于带有扫描反射镜的航空相机的检焦设计与研究中.     

基于光学自准直的航空相机自动调焦系统

分析了摄影环境的大气压力和温度的变化对航空相机离焦的影响,介绍了基于光学自准直的自动调焦系统的硬件电路原理和软件流程设计.基于光学自准直的检焦技术,选用两种图像清晰度评价函数,运用爬山搜索法采用变步长进行检焦控制,不仅有效地节省了检焦时图像处理的时间,而且提高了检焦的精度.通过引入高度和摄影角度数据,进行离焦量计算,通...     

一种航空相机自准直自动检焦方法研究

由于航空照相的特点,在高空中温度,气压等环境参数的变化会引起相机光学系统的离焦,实时精确的自动检调焦技术是现代航空摄影相机必不可少的组成部分之一。本文介绍一种利用自准直原理实现自动检焦的方法,分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系,研究了光栅的方向与在焦平面上的摆放位置以及检焦光源的选择。实际应用中满足了在各型号相机的使用要求,取得了良好的效果。     

单帘正交组合式焦平面快门的设计与性能测试

针对焦面空间尺寸小,两个CCD成像面由于棱镜拼接而成正交垂直分布的航空相机设计了一种焦面帘幕式快门.该快门采用齿形带作为快门帘幕,齿形带上开合适宽度的长条形孔作为曝光帘缝,通过改变帘缝运动速度调整曝光时间.采用两个快门帘幕正交布置、同步驱动的方法实现了两片面阵CCD同时曝光.通过编码器反馈,控制快门驱动电机转速,使CC...     

空间相机大功率CCD器件的热设计与热试验

对空间相机大功率CCD器件进行了热设计以解决其散热问题,为了验证热设计的合理性进行了CCD焦面组件的热试验.首先,介绍了以传导为主要散热措施的CCD器件热设计方案,CCD器件的热量主要通过热管传递到冷源;然后,针对整个焦面组件进行了试验规划,特别对模拟冷板进行了专门设计;最后,在真空环境下进行了综合试验.试验结果显示,...     

光电测量设备光学系统像面照度均匀性检测方法

提出了光电测量设备光学系统像面照度均匀性的检测方法,该方法首先对被检设备的CCD标定,然后用给出的均匀性检测系统对整机光学系统检测。该检测系统利用积分球产生均匀背景光信号,将光测设备置于积分球通光口处,利用计算机采集CCD图像。根据CCD的标定结果,用两点多段校正算法对采集到的图像进行校正,通过对校正后的图像进行分析,得到像面照度的不均匀度。并且将图像分为多个区域,计算各个区域的灰度与像面中心区域灰度的比值,得出图像的灰度分布,实现了光电测量设备光学系统像面照度均匀性的室内检测。     

利用胶片反射光的直接测光系统及其分析计算

普及型照相机测光系统中，测光在时间或空间上与实际曝光不一致，从而影响曝光量控制精度。利用胶片平面反射光的直接测光系统是一种与实际曝光量非常接近的测光系统，无时间差、无空间差，测光精度很高。本文较详细地分析了一种特殊用途照相机使用的高精度直接测光系统，对系统光能量计算作了详细分析，并给出了结论。     

空间相机调偏流机构的设计与控制

为了减小像移对空间相机成像质量的影响,提高相机分辨率,对空间相机像移补偿方法进行了研究.分析了偏流角产生的原因及调整原理,根据本相机自身特点,设计了高精密像移补偿机构.系统采用正弦机构作为传动形式,以80C31作为偏流角控制器,以步进电机为执行元件,以绝对式编码器作为偏流角测量元件,实现了偏流角位置的闭环控制.由于偏流角调整范围在-4°～ +4°之间,以-4°、-2°、0°、+2°、+4°作为假想偏流角期望值,用编码器测得了10组偏流角调整实际数据.实验结果表明:偏流角控制系统精度可达到2′,满足系统对控制系统精度＜3′的要求,可以实现高精度的像移补偿.     

胶片摄影空间相机动态成像质量评价

对以胶片为图像载体的可见光高分辨率空间相机来说,除光学系统本身的像质和胶片分辨力对相机的最终成像质量产生影响外,相机的像移补偿机构、像移速度控制系统、最佳成像焦面位置的确定等都对相机的最终成像质量产生影响,通过对胶片式可见光高分辨力空间相机整机系统的成像理论进行分析探讨,采用光学传递函数的方法进行相机整机系统的像质评价及像面位置的准确标定。详细给出了空间相机的实验室检测和在轨摄影的动态摄影传递函数及数据分析结果,通过理论值与此方法分析出的传递函数值作对比,证明了胶片摄影刀口阴影经付立叶变换等方法处理所得MTF的方法可以用来评价空间相机的动态成像质量,对用实验室实测的相机动态MTF结果来预估相机在轨动态MTF及在轨摄影分辨力方面做出了有益的尝试。     

应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力

在图像测量系统中，测量的精度主要取决于ＣＣＤ摄像机的分辨率。为提高图像测量系统的测量精度，本文首先提出了一种具有保持边缘特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法，并在此基础上，本文又提出了以多项式插值为原理的新的亚像无边缘检测算法，使图像测量系统中的ＣＣＤ摄像机的分辨率提高约６０倍     

高精度边缘检测的方法研究

本文论述了在边缘检测中提高CCD固有分辨率的原理及其实现的软件方法,并通过计算机仿真得出了系统参数对测量精度的影响。     

三线阵测绘相机热光学试验交会角测试系统

对三线阵测绘相机热光学试验交会角测试系统进行了研究,设计了试验测试系统,研究了交会角的测量方法,提出空间交会角测量方法即定量检测法。详细地阐述了针对测绘相机热光学试验热真空试验设备和光学测量场等测试系统要求,特别是平行光管的改造和特种分划板的要求。同时,描述了三线阵测绘相机热光学试验前的需准备工作。利用Labview软件编制数据采集系统,采用定量测量法对三线阵测绘相机交会角进行了测量。结果表明,测试相机在工况转变后交会角的变化在1″的范围内。综合来看,该测量方法可以准确得到相机交会角的变化量,测量数据对三线阵立体测绘相机在轨测量及地面影像分析提供了可靠的分析依据     

空间相机CCD焦平面的光学拼接

为满足空间相机在大视场、高分辨率下进行测量,研究了多片线阵CCD拼接技术,阐述了光学拼接的原理、装调、检测方法和焦面结构.在由长工作距显微镜和精密X-Y导轨组成的拼接设备上,采用分光棱镜、机械微调的方法完成了三片TDICCD的光学拼接,搭接误差不超过1/3像素.光学拼接具有结构简单,成本低和使用灵活的优点.     

用构造光系统实现3-D形貌测量的研究

介绍了一个用构造空间二进制编码进行非接触３Ｄ形貌测量的系统。它以一台ＬＣＤ投影仪为硬件基础,用８幅条纹投影图案对被测物体表面进行空间编码。用ＣＣＤ摄像机获取物体编码信息,用基于单一像素的三角法原理从摄像机图像中获取三维形貌数据。指出了二进制编码图案生成软件及其生成的条纹图案的特点。为了提高３Ｄ形貌测量的精度,分析了由摄像机和投影仪镜头造成的误差,建立了它们的透镜误差矫正公式,并取得了良好的实验结果。     

用构造光系统实现3-D形貌测量的研究

介绍了一个用构造空间二进制编码进行非接触3-D形貌测量的系统。它以一台LCD投影仪为硬件基础,用8幅条纹投影图案对被测物体表面进行空间编码。用CCD摄像机获取物体编码信息,用基于单一像素的三角法原理从摄像机图像中获取三维形貌数据。指出了二进制编码图案生成软件及其生成的条纹图案的特点。为了提高3-D形貌测量的精度,分析了由摄像机和投影仪镜头造成的误差,建立了它们的透镜误差矫正公式,并取得了良好的实验结果。     

基于跟踪转台的光笔式全空间坐标测量系统

光笔式坐标测量系统是一种基于视觉测量的便携式坐标测量技术.在经典的光笔式坐标测量系统中,其测量范围被限制在相机的视场范围之内.为了克服这种缺陷,本文设计了一种新的光笔式坐标测量系统以实现全空间坐标测量.相机被安装在一个转台而不是三脚架上,因而,相机能够进行旋转从而对光笔的移动进行跟踪.新系统能够被用于大范围的工业现场测量,因此极大地扩展了光笔式坐标测量系统的应用范围.为了保证新设计系统的测量精度,本文还提出了一种对跟踪转台参数进行标定的方法.将光笔放置在固定的位置,并改变转台两个旋转轴的方位角,让相机从不同的视角采集光笔的图像.根据相机和转台基座之间不变的坐标变换关系,可以建立起一个非线性方程组来对跟踪转台的参数进行求解.实验结果表明,新系统在测量距离为10 m内的全空间,其坐标测量精度能够达到0.25 mm.可以得出,新设计系统能够在不损失太多精度的情况下显著扩大光笔式坐标测量系统的测量范围.