[發(fā)明專利]一種基于慣性參考單元的相機視軸擾動測量設(shè)備及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011166814.4 | 申請日： | 2020-10-27 |
| 公開（公告）號： | CN112461508B | 公開（公告）日： | 2022-12-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 程少園;孫世君;阮寧娟;孫德偉;于艷波;楊沐 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京空間機電研究所 |
| 主分類號： | G01M11/02 | 分類號： | G01M11/02 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 馬全亮 |
| 地址： | 100076 北京市豐*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 慣性 參考 單元 相機 視軸 擾動 測量 設(shè)備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于慣性參考單元的相機視軸擾動測量設(shè)備及方法。測量設(shè)備由高精度慣性參考單元、關(guān)聯(lián)測量單元組成。慣性參考單元一般采用光纖陀螺、角位移傳感器等，可精確測量安裝位置處的絕對角位移信息；關(guān)聯(lián)測量單元，可準確測量相機視軸與慣性參考單元之間相對角位移信息；上述兩組角位移信息相結(jié)合，即可獲得相機絕對角位移信息，即相機的視軸擾動量，該信息可用于像移模糊補償，提高長焦距空間相機的成像質(zhì)量。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及高分辨率空間光學(xué)遙感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及是一種基于慣性參考單元的相機視軸擾動測量設(shè)備及方法。
背景技術(shù)
高分辨率空間相機，具有長焦距特點，微小的視軸擾動也會引起顯著的圖像模糊，影響成像質(zhì)量。為了消除空間相機視軸擾動對像質(zhì)影響，需要準確測量空間相機的視軸擾動，并通過圖像處理或光機穩(wěn)像等手段實現(xiàn)對視軸擾動的補償校正。
傳統(tǒng)的視軸擾動測量的方法主要是采用基于觀測目標或輔助信標影像的視軸擾動測量方法，即通過觀測目標或輔助信標在探測器上的位置偏移來計算相機的視軸擾動量。該方法適用于天文觀測等容易獲取點目標的場景；對于對地觀測領(lǐng)域，由于難以獲得點目標，需要利用地物目標紋理信息進行解算，且視場內(nèi)的景物不斷快速變化、氣象條件影響較大，該方法存在很大的局限性。
傳統(tǒng)基于地物目標影像的視軸擾動測量方法在對地觀測相機視軸擾動測量應(yīng)用中具有較大的局限性，主要在于：
1)傳統(tǒng)基于地物目標影像的視軸擾動測量方法，對地物目標紋理信息、氣象條件高度依賴的局限性，當?shù)匚飳Ρ榷容^差，有云霧干擾時，視軸擾動測量的精度較差甚至無法工作，可用性較差；
2)傳統(tǒng)基于地物目標影像的視軸擾動測量方法，對于推掃成像空間相機，視軸擾動測量探測器的信噪比很低，影響視軸擾動測量精度；
3)推掃成像空間相機，視軸擾動測量探測器獲得的地物影像不斷變化，關(guān)聯(lián)性較差，影響視軸擾動測量效果；
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于慣性參考單元的相機視軸擾動測量設(shè)備及方法，有效解決了高分辨率空間相機視軸擾動的高精度、高頻率、高可靠測量問題，為視軸擾動補償提供參考信息，保證高分辨率空間相機的成像質(zhì)量。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
一種基于慣性參考單元的相機視軸擾動測量設(shè)備，包括：慣性參考單元與關(guān)聯(lián)測量單元；其中，
慣性參考單元與相機的支撐結(jié)構(gòu)固連在一起，用于測量安裝位置處的角位移信息；
關(guān)聯(lián)測量單元用于測量相機視軸與慣性參考單元之間相對指向變化，包括發(fā)光組件、導(dǎo)光組件和光斑記錄焦面；
發(fā)光組件包括光源與發(fā)射鏡頭，光源位于發(fā)射鏡頭焦面位置，發(fā)光組件與慣性參考單元固連在一起，發(fā)光組件與慣性參考單元之間的角度穩(wěn)定性優(yōu)于0.03倍相機角分辨率，光源發(fā)出的光經(jīng)發(fā)射鏡頭準直后變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過導(dǎo)光組件進行折轉(zhuǎn)，進入相機鏡頭，并會聚于光斑記錄焦面上；
光斑記錄焦面與相機成像焦面固連在一起，光斑記錄焦面對發(fā)光組件的光源成像，形成光斑，并記錄光斑質(zhì)心位置；光斑記錄焦面的光斑質(zhì)心位置提取精度優(yōu)于0.05成像探測器像元；
光斑記錄焦面通過計算光斑質(zhì)心位置偏移來計算相機視軸相對慣性參考單元的擾動量；結(jié)合慣性參考單元的角位移信息，獲得相機視軸絕對角位移信息，即相機視軸擾動量。
進一步的，所述慣性參考單元為光纖陀螺或角位移傳感器。
進一步的，慣性參考單元角位移測量精度優(yōu)于0.03倍相機角分辨率，測量頻率為相機視軸擾動頻率的10倍以上，相機角分辨率是指像元與焦距之比。
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