[發明專利]一種機載光電偵察成像系統及電子穩像方法

有效

• 申請號: 202011425829.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112689084B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 徐沛;李宗亞;曹曉平
• 申請（專利權）人: 武漢華中天經通視科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

1.一種機載光電偵察成像系統，其特征在于：包括與機載相機連接的慣性器件（1）和與慣性器件（1）剛性連接的伺服控制部件（2），慣性器件（1）上還連接有空間偏移信息解算部件（3），所述的空間偏移信息解算部件（3）上分別連接有同步信號發生器（5）和FPGA圖像處理部件（6），所述的同步信號發生器（5）和FPGA圖像處理部件（6）同時連接機載相機的成像傳感器（4）。

2.根據權利要求1所述的一種機載光電偵察成像系統，其特征在于，所述的慣性器件（1）為光纖陀螺。

3.一種如權利要求2所述機載光電偵察成像系統的電子穩像方法，其特征在于，包括以下步驟

步驟一，根據成像傳感器（4）的視場和曝光時間，快速獲取成像傳感器（4）的工作參數，以及瞄準線空間的初始指向信息；

步驟二，同步信號發生器（5）依照成像傳感器（4）工作參數以固定的時間間隔產生控制信號，同步觸發成像傳感器（4）進行曝光拍攝，并觸發空間偏移信息解算部件（3）完成慣性器件（1）的空間偏移信息實時解算；

步驟三，伺服控制部件（2）同時依靠慣性器件（1）的信息完成機載相機的一級回饋穩定控制；

步驟四， FPGA圖像處理部件（6）完成成像傳感器（4）平移運動估計，完成像移補償，最終實現畫面的穩定。

4.根據權利要求3所述的一種機載光電偵察成像系統的電子穩像方法，其特征在于，所述的步驟一中還包括判斷成像傳感器（4）的工作參數是否有效，否則進行錯誤參數處理，是則進行光電平臺瞄準線空間的初始指向信息計算。

5.根據權利要求3所述的一種機載光電偵察成像系統的電子穩像方法，其特征在于，所述步驟二中的空間偏移信息實時解算步驟如下

步驟1，簡化成像傳感器（4）的運動模型

通過下列公式描述顯示在成像平面上的理論運動模型：

，

其中(x_i,y_i)為圖像中相機抖動之前的應該成像的像素點坐標，(x_i,y_i^′)為抖動后的像素點坐標，m，n 分別為x，y方向上的平移量，θ為畫面發生的旋轉量；

忽略旋轉變化，只考慮相機的俯仰以及偏航兩個方向的變化，則將運動模型簡化為下列公式：；

步驟2，同步慣性器件（1）與機載相機的曝光時刻

機載相機工作在外觸發模式，光纖陀螺以1Khz穩定輸出角速度數據（100），收到外觸發信號（200）的機載相機與光纖陀螺同步工作，通過同步觸發信號，發出曝光傳輸數據（300），最終形成圖像幀數據與陀螺數據（400）；

步驟3，成像傳感器（4）平移運動估計

依靠成像傳感器（4）的數據來進行相機平移運動估計，成像傳感器（4）在固定的時刻T輸出角速度信息S(T)，對于時間間隔T1到T2，假設每個幀間隔之間的陀螺角速度穩定不變，按照下列積分式可以計算出光纖陀螺在其軸向上的轉動角度：；

在長焦小視場狀態下觀察興趣目標時候，忽略相機畸變的微弱影響，根據相機成像模型，設相機單一像元尺寸大小為a*b mm，相機焦距為f mm，成像平面寬高的像元數量為wid、hig，則成像平面的中心像素移動1個像素對應的弧度為公式a /（wid * f ）；

成像平面像素點在X方向偏移量，根據上述公式計算得到當前幀與參考幀之間相機X方向弧度變化為C，則成像平面中心像素點的偏移量Xshift可以由公式Xshift= C *wid*f /a計算；

步驟4，像移補償方法

當前幀畫面未發生都抖動的時候Block的位置與參考幀中Block位置相同，此時當前幀不需要進行任何處理；當發生抖動的時候，將Block2向左上方移動到Block所在的區域，根據設備的工作情況，直接選擇丟棄圖像外圍15%的區域并留下黑邊以產生良好的觀感體驗。

6.根據權利要求3所述的一種機載光電偵察成像系統的電子穩像方法，其特征在于，所述的步驟三中還依次包括：對曝光時間更新，對拍攝時刻瞄準線空間角坐標緩存，對圖像幀間移動角度計算，驅動伺服控制部件（2）的伺服電機對瞄準線空間指向更新，以及幀間像素偏移量計算。