[發明專利]空間相機幾何與時相分辨率檢測方法及移動檢測車

有效

• 申請號: 201210018290.3
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102564460A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 晏磊;段依妮;相云;勾志陽;趙亮;景欣;孫華波;劉綏華;孫巖標;王露;馬玉忠
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01M11/02;B60P3/00;B62D33/04
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域：

本發明涉及航空航天光學相機及成像系統的檢測與定標領域，尤其涉及一種空間相機的幾何分辨率檢測方法，和一種空間相機時相分辨率檢測方法，以及一種可用于空間相機幾何和時相分辨率檢測的移動檢測車。

背景技術：

幾何分辨率是空間相機成像性能的重要指標，通常采用具有特殊形狀和線條的靶標作為標準參照物，通過拍攝的影像和相應算法來確定幾何分辨率。

實驗室內采用“標準分辨率板”，其中較為完善且應用最廣的是日本圖像成像制造商協會(PIMA)的ISO12233分辨率板。如圖1所示，該分辨率板包括垂直解像力條(Vertical?Res)---可目測鏡頭對垂直影像的解像力。對比指示條(Contrast?Indicator)--用于顯示在空間頻率不同下的對比狀況。對角線解像力條(Diagonal?Res)--45度傾斜的對角線解像力條。中央對焦區(Center?Focusing?Area)--兩種不同頻率的同心圓，協助對焦。水平解像力條(Horizontal?Res)---可目測鏡頭對水平影像的解像力。由于該板價格昂貴、算法復雜，近年來PIMA又開發了一個雙色調的黑白斜線板，如圖2所示，該分辨率板也能夠用作幾何分辨率檢測的標準板。

空間相機的飛行中幾何分辨率檢測，借鑒了實驗室內測試的原理，利用室外布設的大面積靶標作為標準參照物。研究較早的是美國、法國、芬蘭等發達國家，代表性的是芬蘭大地測量研究所(FGI)建立的檢校場，采用不同灰度的礫石或砂礫鋪成，如圖3所示，其不足之處在于退化較快，需要定期除草、采用涂料粉刷。我國在幾何分辨率檢測和定標方面，代表性的是由本發明專利的申請單位北京大學研制的一套“無人機遙感載荷綜合驗證靶標”，采用不同顏色不同形狀的PU材料制成，如圖4所示，其不足之處在于鋪設需要大量人力物力、靶標易受污染、布設的位置精度會影響靶標的幾何性狀。

時相分辨率是指空間相機在同一區域進行的相鄰兩次觀測的最小時間間隔。時間間隔大，時相分辨率低，反之時相分辨率高。時相分辨率是評價空間相機動態監測能力的重要指標。對于常規的固定式地面靶標，只能在飛行器過境的一瞬間進行成像，飛行器過境后便失去了作用，因此無法對飛行器的時相分辨率進行檢測。

綜上分析，對于空間相機的幾何分辨率，以及時相分辨率檢測，現有國內外的靶標均為固定式，靈活機動性差，存在靶標變形和靶標退化無法檢測的不足，并且不具備時相分辨率檢測的功能。

發明內容：

本發明目的之一在于提供一種空間相機的幾何分辨率檢測方法，克服現有固定式靶標幾何變形的不足，以提高幾何分辨率檢測的精度。

本發明的另一目的在于提供一種空間相機的時相分辨率檢測方法，克服現有固定式靶標機動性差的不足，可以多時相成像，檢測空間相機的時相分辨率。

本發明目的還在于提供一種移動檢測車，用于提高空間相機的幾何分辨率和時相分辨率的能力。

本發明的靜態模式的空間相機的幾何分辨率檢測方法，其步驟包括：

1、指揮中心接收飛行于預定航帶的攜帶空間相機的飛行器發送的空間相機拍攝軌跡和飛行狀態信息，確定攜帶靶標的移動檢測車應抵達的時間范圍和預定工作位置，發送到移動檢測車；

2、移動檢測車在指定時間范圍內到達預定工作位置，張開靶標；

3、飛行器在指定時間范圍內過鏡，空間相機拍攝靶標，形成靶標影像；

4、根據靶標影像，檢測空間相機的幾何分辨率。

所述移動檢測車準確到達預定工作位置停放，張開靶標，結合靶標位置和空間相機拍攝時的飛行狀態信息完成幾何分辨率檢測。

所述移動檢測車根據飛行器的不同過境位置，停放在不同的工作位置，使靶標在多張影像中成像，通過計算相鄰兩幅影像的時間間隔，檢測靶標成像的時相分辨率。

所述靶標涂覆于移動檢測車車頂，或涂覆于車頂和車體一側或兩側可展開的靶標板，形成硬性靶標。

所述移動車還攜帶一個或多個軟性靶標，共同布設在空間相機的成像區域，對相機獲取的軟、硬兩種靶標的影像進行比較獲得軟性靶標的幾何變形。本發明還將移動檢測車停放在建筑區附近，檢測靶標的變形量，校正該建筑物的變形。

本發明的動態模式的空間相機的幾何分辨率檢測方法，其步驟包括：

1、指揮中心接收飛行于預定航帶的攜帶空間相機的飛行器發送的空間相機拍攝軌跡和飛行狀態信息，確定攜帶靶標的移動檢測車應抵達的時間范圍、預定工作范圍、檢測車相對于飛機的速度矢量，發送到移動檢測車；

2、移動檢測車在指定時間范圍內到達預定工作范圍，張開靶標；