一种彩色大面阵航空遥感相机前向像移补偿机构设计及精度分析

提高彩色大面阵航空遥感相机地面分辨力需设计像移补偿环节以消除工作时CCD像面的像移,本文在分析航空遥感器4种像移补偿方式及像移补偿机构设计原则的基础上,针对某航空遥感器的要求设计了一种前向像移补偿机构,利用等径共轭凸轮机构将电机旋转转化为直线运动,并配合精密直线导轨约束运动自由度。具有传动简单,精度较高的优点,可有效的避免传动误差。分析了原动件输入速度波动、制造误差对像移补偿残差的影响,并对像移补偿总体效果进行了评价。试验数据及数据分析表明,像移补偿机构的补偿残差小到600μm/s,动态目标发生器及外场航拍图像良好,满足使用要求。     

航空相机的像移计算及其补偿分析

航空相机拍照时难免会产生像移,要提高成像质量和相机分辨力必须进行像移补偿。推导出前向像移、飞行器俯仰、滚动和偏航产生的像移及其误差计算公式,以美国 KS-146 航空侦察相机为例,计算出前向像移的大小数量级在 10-3,而其它像移量大小则为 10-4数量级,提出在航空垂直拍照时前向像移占主导地位,应作为像移补偿的主要方向,同时提出在航空相机设计中通过缩短曝光时间和提高快门精度等途径来减小像移、增强航摄图像的清晰度。     

某型航侦CCD相机姿态扰动像移计算

根据某型推扫式航侦相机的工作原理,利用共线方程,以坐标系旋转代替姿态变化,得出像移与姿态扰动和成像倾角的解析表达式.并在此基础上结合工作参数对成像倾角和姿态扰动共同作用下的像移进行仿真,分析其结果知当成像倾角在0.13 rad范围内变化时,像移与成像倾角无关,与姿态扰动量成线性关系;当成像倾角超过这个范围时,像移与成像倾角之间存在非线性,但整体趋势仍然是随着各扰动量的增加而增加.这为同类相机及像移补偿装置的设计提供理论依据.     

飞机大坡度转弯对航空相机成像的影响

飞机姿态变化是影响航空相机成像质量的关键因素,尤其是飞机进行大坡度转弯将影响航空相机照相分辨率和重叠率。采用公式推理、坐标旋转变换等方法详细分析了飞机大坡度转弯对相机照相分辨率和重叠率的影响,并以摆扫型全景相机为例,给出了飞机大坡度转弯时相机的像移模型,分析结果表明:飞机大坡度转弯过程中相机产生的最大前向像移量接近4个像素,需要进行像移补偿;而垂直飞行方向上的最大像移量小于1/8像元,对成像分辨率影响不大。依据分析结果对像移模型进行了简化,为像移补偿提供了理论依据。针对飞机大坡度转弯对照相重叠率的影响,提出了依据转弯半径和转弯角速率调整曝光时间的方法加以解决。上述分析为摆扫相机在大坡度转弯时获取高质量图像提供了理论依据。     

航空CCD相机机械拼接焦面搭接区相对像移量分析

对航空CCD相机机械拼接焦面搭接区域内由于2个CCD像移量不同导致的像点错位问题进行了分析。首先,根据航空中心投影成像的几何关系,给出了正直摄影时地面起伏导致的搭接区相对像移量,然后,由共线方程出发,建立了搭接区相对像移量的数学模型,分析了载机姿态、地面起伏、CCD拼接距离等因素对搭接区相对像移量的影响。最后,根据建立的数学模型及工程应用实例选取了补偿载机姿态变化的稳定平台,并给出了搭接区相对像移量的数值分析结果。本文建立的搭接区数学模型对采用机械拼接方案的航空相机具有一定的工程和应用意义。     

偏流角对TDICCD相机像质的影响分析

为分析TDICCD相机成像过程中偏流角对相机像质的影响,根据卫星轨道方程写出了偏流角随纬度变化的具体形式.基于此分别研究了其在卫星穿航方向和沿航方向引起的像移量和对相机成像质量的影响,并利用极地圆轨道参数详细计算了偏流角引起的像移对像质的影响程度和在MTFdrift＞0.95的情况下调整偏流角的时间间隔.结果表明,偏流角是纬度的函数,由它引起的像移在穿航方向对相机像质的影响较为严重,必须采取补偿措施加以校正.     

基于扫描反射镜的航空相机前向像移补偿

航空相机航向方向的像移包括飞机前向飞行引起的前向像移以及飞机姿态(俯仰/偏航)在航向方向的分量。本文以某摆扫型航空相机为例,分析了利用扫描反射镜进行前向方向像移补偿的原理,扫描反射镜以二分之一的前向方向像移角速度的速度旋转即可补偿前向像移。文中探讨了两种控制方案,第一种方案将陀螺直接安装在反射镜上,结构设计简单,但控制电路较复杂,且需增加一个陀螺;第二种方案提出利用机械系统增加2:1速比的方法,可以节省成本,且不增加控制系统的难度。经过实际工程实践证明,第二种方案简单实用,可以满足相机补偿要求。     

超小型无人机相机系统关键技术研究

针对超小型无人机有效载荷种类有限,利用系统集成的方法,设计了一套实用的超小型无人机相机系统。分析了系统的性能指标,解决了商业级数码相机应用于航空机载设备的关键技术。利用系统减振技术,图像不存在模糊现象;相机系统在曝光期间的像移不超过0.5像元,不存在拖影问题。通过相机系统热设计,解决了相机低温不启动的问题。相机系统在超小型无人机上进行了搭载飞行试验,图像清晰,表明方案设计合理。     

遥感相机象移速度的滤波处理

在遥感相机对地面目标摄影的过程中,由于地面目标在相机象面上的象是运动的,即存在象移,这将导致相机分辨力下降.为获得较高的动态照象分辨力,必须对象移进行补偿,而补偿的关键是准确地获得当前的象移速度.本文采用统计实验方法,分析了采用计算法得到的象移速度的分布特性,给出了实用的象移速度滤波预处理、卡尔曼滤波、野值剔除方法.仿真结果表明,所给出的滤波处理方法效果明显,简单实用.     

遥感相机像移速度的滤波处理

在遥感相机对地面目标摄影的过程中 ,由于地面目标在相机象面上的象是运动的 ,即存在象移 ,这将导致相机分辨力下降。为获得较高的动态照象分辨力 ,必须对象移进行补偿 ,而补偿的关键是准确地获得当前的象移速度。本文采用统计实验方法 ,分析了采用计算法得到的象移速度的分布特性 ,给出了实用的象移速度滤波预处理、卡尔曼滤波、野值剔除方法。仿真结果表明 ,所给出的滤波处理方法效果明显 ,简单实用     

大面阵数字航测相机的精密几何标定

通过将大面阵数字航测相机固定在二维内方位仪的高低轴内部,转动测量机架,使平行光管的点像目标依次成像在被测相机的CCD靶面上,结合相应的计算公式和测控软件,得出了大面阵数字航测相机的内方位元素及畸变值,解决了大面阵数字航测相机视场大、不易标定的问题.实践证明该方法是可行的。     

基于无人机与计算机视觉的中国古建筑木结构裂缝监测系统设计

中国古建筑木结构中裂缝繁多,裂缝成因与发展规律复杂,易引起木结构构件脆断,从而严重威胁中国古建筑木结构健康情况.该文基于无人机与计算机视觉技术设计了一套适用于中国古建筑木结构裂缝的监测系统,该监测系统包含无人机系统、相机系统和图像处理系统.在无人机系统中,该文设计了一款适合于中国古建筑木结构裂缝监测的无人机,并分析其悬...     

The Status and Problems of Air Photography

The lecture deals with the subject of image qualIty in air photography, exciuding mapping techniques as such. Though pOInting out that ‘air photography’ as a technique includes the aeroplane ond ,ts navigation, II concentrates on aspects of general photographic interest. The fundomentol needs and problems of oir photogrophy were seen by L. P, Clerc in a Trail- Taylor Memorial Lecture delivered ,n 1921. Progress since that time hos been brought about by taking advantage of technological advance in sensitive materials, optics electronics etc. rather than by any fundamenlIy new ideas. Panchromatic emulSIons are (aster, more hIghly colour-sensitized and keep beller. Improvements in their physical hardness have ollowed the development of rapid processing techniques. A machine developed by the Royal Aircraft Establishment processes standard types of 70 mm. (11m (e.g., HP. 3.) at 80 (I. per minute for a power consumption of Six kilowatts. Size is 5 ft, 6 in. long by 5 ft. 810. high. Solutions at 110 Fare applied by high pressure ets; dryto- day time is two minutes with washing to commercial standalds. Emulsions having the property 0 constant speed whIle controst varies with development time would be more useful than current emulsions in which the speed varies while contrast remains substantially unchanged. The luminous density relation for effective photographic light versus solar attitude can give serious over-exposure in air photography of desert areas, and it has been shown by photography and photometry that exposure settings for such areas should be based on the illumination on the horizontal plane, which was abandoned for ground photography several years ago. Lenses, particularly wide-angle lenses for survey, have been greatly Improved, both in definlt,on and 10 illumination off-axis: thus it Is possible and pro(ltable to use slower flims with consequently improved angular resolution. Examples are shown of the effect of lighting angles, which though out of control are very Important ;n air photography. The alfcraft camera is briefly compared with lhe eye and the television camera, It Is less sensitive than eIther, but records more IOformation and has the advantage of buit-,n slorage. The latest wide-angie survey cameras cover 120, comparable with the cover of the eyes, at slightly lower angular resolution. Brief reference is made to the coming substitution of resolution tests by “frequency response” or “contrasl-lransfer” methods. Experimental evidence is given of the value of such methods ,n predicting accurately the effect of movement on image quality.     

High-Resolution Digital Integral Photography by use of a Scanning Microlens Array

We suggest what we believe is a new three-dimensional (3-D) camera system for integral photography. Our method enables high-resolution 3-D imaging. In contrast to conventional integral photography, a moving microlens array (MLA) and a low-resolution camera are used. The intensity distribution in the MLA image plane is sampled sequentially by use of a pinhole array. The inversion problem from pseudoscopic to orthoscopic images is dealt with by electronic means. The new method is suitable for real-time 3-D imaging. We verified the new method experimentally. Integral photographs with a resolution of 3760 pixels x 2560 pixels (188 x 128 element images) are presented.     

用于移动机器人遥操作的数字图象稳定化技术研究

提出了基于长时运动滤波和图象仿射变换的数字图象稳定模型，在ＰＩＰＥ机上完成了一个数字图象的实时稳定系统。关键技术包括图象运动检测方法、运动滤波方法，消除抖动的运动补偿方法以及从色素到象素的图象校正算法。     

面阵CCD航空相机的自动对焦技术研究

航空相机在成像过程中，摄影距离随飞行平台高度发生改变，为满足摄影分辨力的要求，镜头位置要相应调整，利用面阵CCD图像经小波变换后获取的图像边缘特征和CCD交汇测距原理，实现目标距离自动测量和相机自动对焦。