[發(fā)明專利]基于移軸原理的拼接成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010562117.0
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102062599A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方俊永;童慶禧;薛永祺;張聲榮;劉學(xué);郝鑫;趙冬;王瀟;孫韜;王晉年;鄭蘭芬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空攝影測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于移軸原理的多垂視拼接成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在航空攝影測量中，為了獲取寬覆蓋面積的影像，常采用多個(gè)相機(jī)拼接的成像方法。

如附圖1所示，傳統(tǒng)的成像方式中，成像鏡頭1的光軸2通常垂直于焦平面3且與唯一的成像器件的中心4以及焦平面中心5重合。此時(shí)，若多個(gè)相機(jī)全部垂視安裝，則每個(gè)相機(jī)的成像范圍基本一致，無法達(dá)到擴(kuò)展成像范圍的目的，只有采取多鏡頭拼接且傾斜成像方式才能擴(kuò)大實(shí)際成像范圍。典型的多相機(jī)拼接成像裝置包括Z/I?Image公司的DMC系列產(chǎn)品和Vexcel公司的UCD系列產(chǎn)品。

Z/I?Image公司的DMC系列產(chǎn)品采用四相機(jī)拼接方式，且四個(gè)相機(jī)的光軸都不平行于中心光軸(即：都不垂直于拍攝目標(biāo))，而是與拍攝目標(biāo)呈一個(gè)較大的傾斜角度(一般為20度左右)。因此，作為這四個(gè)相機(jī)拍攝目標(biāo)的四個(gè)部分的成像角度將均不相同，無法直接拼接影像或利用一個(gè)投影中心進(jìn)行影像處理。這種情況下，必須構(gòu)造一個(gè)虛擬的投影中心，將四個(gè)相機(jī)的影像統(tǒng)一到此虛擬投影中心，然后才能進(jìn)行高精度的影像拼接；并且此虛擬投影中心的等效焦距與四個(gè)相機(jī)的實(shí)際焦距均不同。此外，由于成像方式為傾斜成像，每個(gè)相機(jī)所拍攝目標(biāo)的分辨率將不一致：中心分辨率高，邊緣分辨率低，影像拼接時(shí)還需對分辨率進(jìn)行平均和差值處理。

Vexcel公司的UCD系列產(chǎn)品也采用四相機(jī)拼接的方法，四個(gè)相機(jī)的光軸相互平行且均垂直于拍攝目標(biāo)。這種情況下，四個(gè)相機(jī)可近似看作具有同一個(gè)投影中心，且拍攝目標(biāo)的分辨率分布均勻，易于后期影像處理。然而，由于四個(gè)相機(jī)一字排開，即使采用延時(shí)曝光以近似看作同時(shí)曝光，延時(shí)也不易控制且精確度不高(延時(shí)與飛行速度有關(guān))。此外，拍攝時(shí)刻不一致導(dǎo)致四個(gè)相機(jī)的定位和姿態(tài)參數(shù)不同；由于不易分別獲取四個(gè)相機(jī)拍攝時(shí)刻的姿態(tài)參數(shù)，只能對四個(gè)相機(jī)統(tǒng)一采用某一時(shí)刻的姿態(tài)參數(shù)，這勢必造成影像的處理誤差和糾正誤差。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，如何克服現(xiàn)有的多相機(jī)成像技術(shù)中存在的傾斜成像下后期影像處理復(fù)雜度高、垂直成像下無法精確同步曝光的缺陷；以及如何實(shí)現(xiàn)相機(jī)垂視安裝條件下成像范圍的擴(kuò)展。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種基于移軸原理的拼接成像系統(tǒng)，包括：

至少一個(gè)成像鏡頭，所述至少一個(gè)成像鏡頭設(shè)置于同一平面上，且具有相同的焦距和視場；以及

設(shè)置于每一所述成像鏡頭的焦平面上的至少一個(gè)成像器件；

其中，每一所述成像鏡頭被設(shè)置為其光軸垂直于其焦平面，且每一所述成像器件被設(shè)置為在其焦平面內(nèi)具有預(yù)設(shè)的移軸量。

其中，在以所述系統(tǒng)的總有效成像范圍的中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中，

x軸方向上第n個(gè)成像器件的移軸量為：