[發(fā)明專(zhuān)利]雙線(xiàn)陣TDI空間相機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)特性的分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810750402.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108961319B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊秀彬;朱琳;王旻;徐超;徐婷婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/292
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/292
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

雙線(xiàn)陣TDI空間相機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)特性的分析方法，涉及TDI相機(jī)動(dòng)態(tài)成像及圖像處理領(lǐng)域，解決現(xiàn)有技術(shù)在數(shù)百平方公里的區(qū)域內(nèi)對(duì)飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性成像分析的存在的技術(shù)問(wèn)題，該方法不改變TDI相機(jī)的推掃成像模式，根據(jù)空間飛行的動(dòng)態(tài)變化目標(biāo)和雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)之間推掃成像的時(shí)間與空間信息關(guān)聯(lián)，建立空間光學(xué)動(dòng)態(tài)成像三維位置與速度矢量模型，利用中值法計(jì)算動(dòng)態(tài)飛機(jī)幾何中心作為位置脫靶量，最后采用速度矢量映射計(jì)算動(dòng)態(tài)目標(biāo)飛行速度與方向，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)等動(dòng)態(tài)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性成像分析。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單可靠、易行，能夠通過(guò)短時(shí)間間隔的靜態(tài)圖像對(duì)大范圍動(dòng)態(tài)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，使動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置信息與時(shí)間信息嚴(yán)格保持匹配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及TDI相機(jī)動(dòng)態(tài)成像及圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種雙線(xiàn)陣TDI空間相機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)特性的分析方法。

背景技術(shù)

遙感衛(wèi)星TDI相機(jī)推掃成像的影像為靜態(tài)圖像，一些動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)在TDI相機(jī)推掃影像內(nèi)也以靜態(tài)形式展現(xiàn)，這樣就無(wú)法確定目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性。為了獲取目標(biāo)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，現(xiàn)階段衛(wèi)星成像采取凝視成像模式，主要是指衛(wèi)星通過(guò)姿態(tài)控制系統(tǒng)使光學(xué)載荷光軸始終指向地球上的指定目標(biāo)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)成像，但凝視成像視場(chǎng)范圍較小，主要集中在十幾平方公里范圍內(nèi)，而飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的活動(dòng)區(qū)域多集中在數(shù)百平方公里的區(qū)域內(nèi)，常規(guī)凝視成像模式無(wú)法在廣闊的空間范圍內(nèi)感知?jiǎng)討B(tài)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并對(duì)運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析。

本文在TDI相機(jī)推掃成像原理的基礎(chǔ)上，提出了雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)分時(shí)接力對(duì)動(dòng)態(tài)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性分析方法，不改變TDI相機(jī)的推掃成像模式，通過(guò)建立雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)時(shí)間與位置函數(shù)，以及后期圖像的相關(guān)處理，精確確定雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)像面上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間的位置信息與時(shí)間信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)等動(dòng)態(tài)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性成像分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決數(shù)百平方公里的區(qū)域內(nèi)對(duì)飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性成像分析的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種雙線(xiàn)陣TDI空間相機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)特性的分析方法。

雙線(xiàn)陣TDI空間相機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)特性的分析方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、確定雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)的排列位置；

雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)由兩行各自在同一直線(xiàn)且相互平行的TDI CCD組成，所述TDI CCD的像元尺寸為a，所述相互平行的TDI CCD的平行間距為d，所述d的范圍為1mmd100mm；

步驟二、計(jì)算步驟一所述的雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)對(duì)同一動(dòng)態(tài)目標(biāo)成像的時(shí)間間隔；

具體為：將飛機(jī)在軌飛行速度映射至TDI相機(jī)像面并求解，對(duì)應(yīng)的關(guān)系式為：

GM＝gR²

式中，m'為地球表面某一物體質(zhì)量，R為地球半徑，M為地球質(zhì)量，H為衛(wèi)星高度，G為地球引力常數(shù)，g為重力加速度；m為衛(wèi)星質(zhì)量，V為衛(wèi)星對(duì)地心的絕對(duì)速度，v為衛(wèi)星對(duì)地的速度，v'為像點(diǎn)在焦平面的移動(dòng)速度，f為雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)焦距，R₀為側(cè)擺對(duì)應(yīng)的圓環(huán)半徑，雙線(xiàn)陣TDI相機(jī)成像的時(shí)間差T為平行間距d與像點(diǎn)在焦平面的移動(dòng)速度的比值；

步驟三、計(jì)算同一動(dòng)態(tài)目標(biāo)兩次成像的中心點(diǎn)的位置；

采用中值法求取第i架動(dòng)態(tài)飛行的飛機(jī)中心點(diǎn)(x_i，y_i)的位置，用公式表示為：