[發(fā)明專利]遙感相機(jī)成像參數(shù)誤差校正系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310047101.X
• 申請(qǐng)日: 2013-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN103115631A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉甜;張佩鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及遙感相機(jī)系統(tǒng)參數(shù)校正領(lǐng)域中遙感相機(jī)成像參數(shù)誤差校正系統(tǒng)及方法。本發(fā)明以在軌圖像實(shí)時(shí)分析為核心，地面參數(shù)控制為手段，通過(guò)地面控制中心，星載遙感相機(jī)和數(shù)字圖像模糊像移量檢測(cè)單元三個(gè)組成部分的配合，建立星下檢測(cè)，星上校正的成像質(zhì)量提升框架。本發(fā)明可用于采用積分時(shí)延電耦合器件(TDI-CCD)成像的星載高分辨率遙感相機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)精調(diào)和成像質(zhì)量提升。

背景技術(shù)

星載遙感成像是對(duì)地觀測(cè)的重要手段之一，在國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究和人民生活等方面有重要作用。由系統(tǒng)參量誤差造成的圖像模糊嚴(yán)重制約我國(guó)高分相機(jī)分辨率提高，是我國(guó)重大高分專項(xiàng)亟待解決的難題之一。TDI-CCD是一種特殊的CCD器件，TDI(Time?Delay?and?Integration)是一種掃描方式，是一項(xiàng)能夠增加線掃描傳感器靈敏度的技術(shù)，它基于對(duì)同一目標(biāo)多次曝光，延長(zhǎng)積分時(shí)間，增加光能收集，大幅度提高信號(hào)強(qiáng)度。TDI-CCD具有不犧牲空間分辨能力的情況下，提高相機(jī)的靈敏度和信噪比等特性，是未來(lái)對(duì)地觀測(cè)光學(xué)遙感器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和重要研究方向。雖然TDI-CCD由于其特殊的陣列結(jié)構(gòu)和掃描方式在提高分辨率和能量利用率以及降低噪聲等方面優(yōu)于普通線陣CCD，但在其在軌工作過(guò)程中，由于特殊的工作方式和工作環(huán)境會(huì)帶來(lái)各種系統(tǒng)參量誤差，例如由于航天相機(jī)所處的工作環(huán)境和條件，衛(wèi)星平臺(tái)飛行姿態(tài)的變化(仰俯、翻滾、偏航)、環(huán)境溫度變化、長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的離焦、軌道速高比的變化、地球的自傳、成像系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)基座上進(jìn)行動(dòng)態(tài)成像從而導(dǎo)致載體振動(dòng)、飛行速度、高度變化等因素的影響造成的各種系統(tǒng)參量誤差，不同系統(tǒng)參量誤差會(huì)在相機(jī)積分過(guò)程中產(chǎn)生不同方式和程度的模糊像移量，降低成像分辨率、系統(tǒng)傳函以及圖像質(zhì)量。如何準(zhǔn)確檢測(cè)并降低系統(tǒng)參量誤差，提高成像質(zhì)量已經(jīng)成為制約我國(guó)高分辨率星載對(duì)地觀測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸問(wèn)題之一。

對(duì)于低質(zhì)量成像造成的圖像模糊，傳統(tǒng)處理方法有兩類，一類是主動(dòng)式處理方式，即通過(guò)對(duì)相機(jī)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)誤差參量，并調(diào)整相機(jī)工作狀態(tài)，進(jìn)而提高成像質(zhì)量，以主動(dòng)的方式解決問(wèn)題。主動(dòng)式處理方式的關(guān)鍵技術(shù)在于系統(tǒng)誤差參量估計(jì)的方法和精度。

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所申請(qǐng)的專利“航測(cè)相機(jī)的像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)”(申請(qǐng)?zhí)枺?0259990.2申請(qǐng)日：2000.12.29公開號(hào)：CN2457632公開日：2001.10.31)中公開了一種航測(cè)相機(jī)的像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是將CCD相機(jī)置于攝影物鏡上方的導(dǎo)軌中，并可沿軸向移動(dòng)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的一端固定于連接攝影物鏡的基座上，另一端的球面與CCD相機(jī)形成點(diǎn)面接觸，改善了原有遙感相機(jī)的定位精度，響應(yīng)速度，分辨率等特點(diǎn)。該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的不足之處在于：該檢測(cè)系統(tǒng)只能改善原有遙感相機(jī)的成像效果，對(duì)已出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，不能進(jìn)行檢測(cè)和校正。

北京凌云光視數(shù)字圖像技術(shù)有限公司申請(qǐng)的專利“航空全幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD相機(jī)像移補(bǔ)償方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?00710117666.5申請(qǐng)日：2007.06.21公開號(hào)：CN101078622公開日：2007.11.28)中公開的一種航空全幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD相機(jī)像移補(bǔ)償方法，采用機(jī)械快門與電子快門相結(jié)合，并根據(jù)飛機(jī)速高比改變CCD行頻驅(qū)動(dòng)的純電學(xué)像移補(bǔ)償方法，完成航空攝影中的像移補(bǔ)償。該補(bǔ)償系統(tǒng)存在的不足是：該補(bǔ)償系統(tǒng)直接搭載在星載成像系統(tǒng)中，它的存在會(huì)增加衛(wèi)星負(fù)載和功耗，實(shí)現(xiàn)代價(jià)較大，并且只能校正單一的系統(tǒng)參量誤差。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專利“空間光學(xué)遙感傳感器的像移補(bǔ)償方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01010173674.3申請(qǐng)日：2010.05.17公開號(hào)：CN101825475A公開日：2010.09.08)中涉及一種像移補(bǔ)償方法，建立從地面目標(biāo)到像點(diǎn)的五個(gè)坐標(biāo)系，根據(jù)矢量間的旋轉(zhuǎn)和平移原理，進(jìn)行多次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在相機(jī)坐標(biāo)系中描述目標(biāo)和像點(diǎn)的位置，得到衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)成像時(shí)的像移速度矢量計(jì)算公式以及目標(biāo)位置的計(jì)算方法，然后獲得像移速度矢量，用于對(duì)空間光學(xué)遙感傳感器的像移補(bǔ)償。