[發明專利]單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦裝置及方法

在審

• 申請號: 201910885666.2
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN110602402A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 陳志超;匡海鵬;劉學吉;葉華;劉志明;劉禹;李大偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G03B13/36
• 代理公司: 22214 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱紅玲

1.單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦裝置，包括電控箱(1)，CMOS探測器(2)，CCD探測器(3)，反射鏡(4)，分光棱鏡(5)，光軸(6)，掃描反射鏡(7)，調焦反射鏡(8)和相機光學系統(9)；所述電控箱包括相機控制器(1-1)，CMOS圖像數據采集系統(1-2)，調焦控制器(1-3)和反射鏡控制器(1-4)；其特征是：

所述相機控制器(1-1)向CMOS圖像數據采集系統(1-2)，調焦控制器(1-3)和反射鏡控制器(1-4)發出控制指令，反射鏡控制器(1-4)控制掃描反射鏡(7)，調焦控制器(1-3)控制調焦反射鏡(8)，CMOS圖像數據采集系統(1-2)控制CMOS探測器對地面景物成像；

在所述CCD探測器(3)的焦面位置后兩倍焦深的平面上放置CMOS探測器(2)，沿所述CMOS探測器(2)的光軸(6)方向的放置分光棱鏡(5)，在分光棱鏡(5)的左側放置反射鏡(4)，所述CMOS探測器(2)的成像區域分為區域a和區域b；所述區域a在等光程像面上位于沿光軸(6)方向的CCD探測器(3)的焦面位置前兩倍焦深的平面上，所述區域b在等光程像面上位于沿光軸(6)方向的CCD探測器(3)的焦面位置后兩倍焦深的平面上，地面景物的像經掃描反射鏡(7)、相機的光學系統(9)以及調焦反射鏡(8)，同時在CMOS探測器(2)的區域a和區域b上成像。

2.根據權利要求1所述的單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦裝置，其特征在于：所述分光棱鏡(5)為長方體，短邊長度為l，則分光棱鏡(5)的長邊長度為3l+8m，m為相機焦深。

3.根據權利要求1所述的單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦方法，其特征是：該方法由以下步驟實現：

步驟一、所述相機控制器(1-1)發出檢焦指令，由CMOS圖像數據采集系統(1-2)、調焦控制器(1-3)和反射鏡控制器(1-4)接收，反射鏡控制器(1-4)控制掃描反射鏡(7)在前向像移補償工作狀態，確保地面景物相對相機靜止，調焦控制器(1-3)移動調焦反射鏡(8)至檢焦位置時，相機控制器(1-1)向CMOS圖像數據采集系統(1-2)拍照指令，CMOS圖像數據采集系統(1-2)接到拍照指令后，控制CMOS探測器(2)對地面景物成像，所述地面景物的像經掃描反射鏡(7)、相機的光學系統(9)以及調焦反射鏡(8)，同時在CMOS探測器(2)的區域a和區域b上成像；

步驟二、所述調焦控制器(1-3)接收CMOS圖像數據采集系統(1-2)返回的CMOS探測器中區域a和區域b圖像所對應的調焦評價函數的數值，根據所述調焦評價函數的數值確定下一個檢焦位置，最終得到最佳的檢焦位置；

步驟三、所述調焦控制器(1-3)發送至相機控制器(1-1)檢焦結束參數，相機控制器(1-1)結束檢焦。

4.根據權利要求3所述的單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦方法，其特征在于：

合焦時，地面景物成的像在CMOS探測器(2)的區域a和區域b像面上的模糊程度相同，調焦控制器根據CMOS圖像數據采集系統(1-2)計算區域a和區域b圖像對應調焦評價函數的輸出值小于閾值，此時CCD探測器(3)接收的景物圖像清晰。

5.根據權利要求3所述的單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦方法，其特征在于：

離焦時，CMOS探測器(2)的區域a和區域b中，靠近最佳像面位置的區域，圖像清晰，該區域圖像所對應的調焦評價函數的數值大，遠離最佳像面位置的區域，圖像更模糊，該區域圖像所對應的調焦評價函數的數值小。

6.根據權利要求3所述的單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦方法，其特征在于：

檢焦時，控制掃描反射鏡(7)在前向像移補償工作狀態，調焦控制器驅動調焦反射鏡8移動，獲得各個位置所對應的CMOS探測器(2)的區域a和區域b對應的調焦評價函數的輸出值，當區域a和區域b的對應函數輸出值不同時，計算此差值，驅動調焦反射鏡(8)向差值減小的方向移動，最終使得差值小于閾值，區域a和區域b的對應函數輸出值相同，找到最佳焦面位置。

7.根據權利要求6所述的單傳感器雙像面航空相機圖像檢焦方法，其特征在于：所述閾值為3％。