[發(fā)明專(zhuān)利]光學(xué)相機(jī)幾何成像模型高精度標(biāo)定與評(píng)估裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611076515.5
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106767907B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞潔;宋效正;伍亞運(yùn);鄭京良;呂建民;曹建光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C25/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中;樊昕

一種光學(xué)相機(jī)幾何成像模型高精度標(biāo)定與評(píng)估裝置及方法，包括：相機(jī)、相機(jī)基準(zhǔn)棱鏡、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制器、平行光管、平行光管基準(zhǔn)棱鏡、光學(xué)靶標(biāo)、電子經(jīng)緯儀以及標(biāo)定處理與評(píng)估系統(tǒng)，標(biāo)定過(guò)程中，平行光管指向始終不動(dòng)，二維轉(zhuǎn)臺(tái)按照離散的轉(zhuǎn)角指令指向不同目標(biāo)方向，電子經(jīng)緯儀初標(biāo)定相機(jī)基準(zhǔn)棱鏡與平行光管基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系的相對(duì)關(guān)系，通過(guò)二維轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整相機(jī)相對(duì)于平行光管不同光軸指向，模擬相機(jī)全視場(chǎng)對(duì)目標(biāo)成像，試驗(yàn)中二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角由光碼盤(pán)精測(cè)，獲得相機(jī)基準(zhǔn)棱鏡與平行光管基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系的相對(duì)關(guān)系；標(biāo)定處理與評(píng)估系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，對(duì)光學(xué)相機(jī)幾何成像模型高精度標(biāo)定與評(píng)估。本發(fā)明為在軌高精度幾何定位應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種寬視場(chǎng)星載擺掃光學(xué)相機(jī)幾何成像模型實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定評(píng)估系統(tǒng)及方法，更具體的說(shuō)涉及星載擺掃光學(xué)相機(jī)交付衛(wèi)星總體后，對(duì)其內(nèi)部裝配偏差及幾何成像模型進(jìn)行發(fā)射前標(biāo)定評(píng)估。

背景技術(shù)

三軸穩(wěn)定光學(xué)遙感衛(wèi)星具備靈活的對(duì)地觀測(cè)模式，方便數(shù)據(jù)傳輸，且可多相機(jī)聯(lián)合工作等優(yōu)點(diǎn)。隨著星載相機(jī)圖像空間分辨率和探測(cè)需求的不斷提高，目前光學(xué)相機(jī)朝著大面陣、二維掃描成像等在軌工作方式發(fā)展，但相機(jī)內(nèi)部裝配等偏差若沒(méi)有在發(fā)射前進(jìn)行較好的標(biāo)校，而是發(fā)射后在軌當(dāng)作“黑匣子”估計(jì)修正，將直接影響在軌圖像定位的指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)性。

目前對(duì)地遙感衛(wèi)星的圖像定位性能直接反映一個(gè)國(guó)家定量化遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用的能力水平。在圖像定位高精度應(yīng)用中，星載相機(jī)高精度圖像定位建模參數(shù)辨識(shí)方法已由傳統(tǒng)地面圖像處理向衛(wèi)星嚴(yán)密成像模型標(biāo)定轉(zhuǎn)變，且衛(wèi)星發(fā)射前也需準(zhǔn)確的對(duì)相機(jī)成像標(biāo)校模型進(jìn)行有效性評(píng)估和驗(yàn)證，即地面相機(jī)的成像模型標(biāo)定精度直接關(guān)系到在軌幾何定位精度。

發(fā)明內(nèi)容

為滿(mǎn)足我國(guó)新型衛(wèi)星幾何成像模型驗(yàn)收需求，本發(fā)明提出一種星載擺掃光學(xué)相機(jī)幾何成像模型實(shí)驗(yàn)室評(píng)估標(biāo)定裝置及方法，用于指導(dǎo)相機(jī)幾何模型工程參數(shù)標(biāo)校，以及對(duì)比評(píng)估相機(jī)方提供的成像模型數(shù)據(jù)的一致性。

為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種寬視場(chǎng)星載擺掃光學(xué)相機(jī)幾何成像模型高精度標(biāo)定與評(píng)估裝置，包括待測(cè)相機(jī)、相機(jī)基準(zhǔn)棱鏡、高精度大承載二維轉(zhuǎn)臺(tái)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制器、平行光管、平行光管基準(zhǔn)棱鏡、光學(xué)靶標(biāo)、電子經(jīng)緯儀、標(biāo)定處理與評(píng)估系統(tǒng)，待測(cè)相機(jī)光機(jī)主體置于平行光管前的二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，平行光管和光學(xué)靶標(biāo)基于準(zhǔn)直物鏡成像原理模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處探測(cè)目標(biāo)；標(biāo)定過(guò)程中，平行光管指向始終不動(dòng)，二維轉(zhuǎn)臺(tái)按照離散的轉(zhuǎn)角指令指向不同目標(biāo)方向；

采用電子經(jīng)緯儀初標(biāo)定光學(xué)相機(jī)基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系與平行光管基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系的相對(duì)關(guān)系，然后通過(guò)二維轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整相機(jī)相對(duì)于平行光管不同光軸指向(如相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)均勻分布)，模擬相機(jī)全視場(chǎng)對(duì)目標(biāo)成像。試驗(yàn)過(guò)程中高精度大承載二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角由光碼盤(pán)精測(cè)，獲得相機(jī)基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系與平行光管基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系的相對(duì)關(guān)系；標(biāo)定處理與評(píng)估系統(tǒng)接收待測(cè)相機(jī)的成像數(shù)據(jù)、相機(jī)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、相機(jī)成像時(shí)間、高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、電子經(jīng)緯儀測(cè)量數(shù)據(jù)等，對(duì)寬視場(chǎng)星載擺掃光學(xué)相機(jī)幾何成像模型高精度標(biāo)定與評(píng)估。

同時(shí)，本發(fā)明還提供一種寬視場(chǎng)星載擺掃光學(xué)相機(jī)幾何成像模型高精度標(biāo)定與評(píng)估方法，包括如下步驟：

步驟1：將相機(jī)光機(jī)主體置于平行光管前的二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，相機(jī)光軸和平行光管光軸對(duì)準(zhǔn)，電子經(jīng)緯儀T3瞄準(zhǔn)平行光管焦面十字中心，T3方向即為平行光管光軸方向，平行光管光軸方向在平行光管基準(zhǔn)棱鏡所在的坐標(biāo)系中進(jìn)行表示；

步驟2：相機(jī)開(kāi)機(jī)，對(duì)平行光管針孔靶標(biāo)成像，轉(zhuǎn)動(dòng)二維轉(zhuǎn)臺(tái)，調(diào)整相機(jī)星下點(diǎn)，使得平行光管靶標(biāo)在成像在探測(cè)器中心，即相機(jī)星下點(diǎn)方向與平行光管光束方向平行，相機(jī)下傳存儲(chǔ)成像數(shù)據(jù)、相機(jī)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、相機(jī)成像時(shí)間，記錄高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)等。

步驟3：調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺(tái)方位和俯仰角，使相機(jī)在東西，南北視場(chǎng)范圍內(nèi)均勻?qū)ζ叫泄夤馨袠?biāo)成像，記錄下傳圖像數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)；