[發明專利]可自穩及自校正運動畸變的CCD測繪相機

無效

• 申請號: 200910020842.2
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101776451A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 馬臻;李英才;白喆;方勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 商宇科

技術領域

本發明涉及一種CCD測繪相機，尤其涉及一種可自穩及自校正運動畸變的CCD測繪相機。

背景技術

CCD測繪相機現已廣泛應用于航天航空領域，它以衛星為平臺，對地球表面進行攝影，獲取影像信息，經攝影測量處理，精確測定地球表面的地貌、地物(目標)的形狀、大小和空間位置。CCD傳輸型測繪相機的圖像產品可用在軍事偵察、農業、環境監測、地圖測繪、城市與區域規劃、油氣開發、通信、防災、汽車導航和房地產銷售等眾多領域。空間測繪和攝影由于不受地域和國界的限制，具有非常顯著的軍事意義。航天測繪相機提供的地圖測繪數據與目標情報數據，都是軍隊戰斗力的重要保障條件。

CCD傳輸型測繪相機在國際上是20世紀80年代發展起來的。隨著光電子元件技術的飛躍發展，以線陣CCD器件為探測器的傳輸型衛星成為當前發展的重點方向。眾所周知，衛星不規則運動之一是姿態慢速擺動。CCD測繪相機對衛星姿態的穩定度具有很高要求，尤其是在高分辨率CCD測繪相機中，因像元尺寸減小、焦距加長，對衛星姿態的穩定度要求更加苛刻。傳統的CCD測繪相機自身都不具備“自穩及自校正”因衛星姿態擺動造成的圖象畸變功能，對于地元分辨率要求不高的圖像影響不是很大，但要獲得高的地元分辨率圖像則具有很大局限性。因此，需要設計衛星的精密定姿裝備。現在，主要應用星敏感器定姿和INS測量姿態技術，但它們也有明顯的缺點。星敏感器定姿會造成額外的系統誤差，主要表現在：①星敏感器的測量誤差。②星敏感器的安裝誤差，該誤差為系統誤差。③軌道參數誤差。同時還具有結構復雜、成本高、要防止太陽干擾、星識別復雜、確定初始姿態，需要第二姿態確定系統的缺點。而INS測量姿態技術的缺點為陀螺易于漂移、有高速旋轉部件、易磨損、功率大、質量大。

傳輸型測繪相機通常使用線陣CCD器件作為成像器件，按照CCD組合方式的不同和攝影測量原理的不同，大致可以分為三種類型：

第一種是單線陣CCD航天攝影測量相機。這種相機主要通過衛星或相機的前后或左右側擺形成傾斜攝影，獲得立體影像實現測繪的目的。

第二種是雙線陣CCD攝影測量相機，由安裝在航天飛行器內的兩個具有一定交會角的線陣CCD構成。這種相機80年代初由美國提出，是將兩臺CCD相機以一定交會角安裝，這樣無需側擺就能夠獲得立體像對。但這種方案對衛星姿態穩定度要求太高(10^-6°/S)，因此至今也沒有實施。

第三種是三線陣CCD相機。這種相機安裝有一定交會角的前視、后視和正視三個線陣CCD，相機沿衛星飛行方向安裝。這種相機能夠從攝影圖像中重構外方位元素，而且對衛星姿態穩定度的要求比雙線陣CCD相機要低，是當前傳輸型測繪相機的重點發展方向。

然而，雖然第一類和第三類對衛星姿態穩定度的要求沒有第二類高，但是衛星姿態穩定度對CCD測繪相機的成像質量還是有很大影響，衛星的抖動不可避免的會導致圖像的扭曲。在國內現有的衛星平臺基礎上，對1×10^-4°/s的穩定性指標仍然有一定難度。因此為解決此矛盾，還必須采取新的方法。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可實現高精度檢測、可恢復扭曲圖像、可對圖像可進行校正、結構簡單以及成本低的可自穩及自校正運動畸變的CCD測繪相機。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種可自穩及自校正運動畸變的CCD測繪相機，包括CCD測繪相機，CCD測繪相機的焦面組件是由相鄰兩片CCD視場拼接而成，其特殊之處在于：所述拼接點重疊的像元數是20～1000。

上述相鄰兩個CCD測繪相機的間隔是30～50mm。

上述相鄰兩個CCD測繪相機在拼接時，垂直線陣方向位置偏差應小于1/5像元，沿線陣方向重疊偏差應小于1/5像元，共面誤差應小于10μm。

本發明的優點是：

1、可實現高精度檢測和可恢復扭曲圖像。本發明由于對CCD相機焦面組件采用了特殊的CCD視場拼接方式，并通過“偽逆”算法進行推算，可以很好的分析并得到與像元分辨率同步實現衛星姿態(慢速擺動，或叫顫振)的高精度檢測和圖像扭曲恢復，在同等條件下，對于一個角分辨率為0.5角秒的系統來說，其檢測精度可以達到0.05角秒。

2、對圖像可進行校正。本發明在CCD相機焦面組件設計采用了特殊的CCD視場拼接方式，增加了拼接點的重疊區域，利用重疊區域不同時刻對同一目標照相，可以高精度地實現像旋的檢測，同時可設置多個搭接點來提高像旋檢測的精度，從而對像旋進行校正。