[發(fā)明專利]一種運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置及運(yùn)動補(bǔ)償方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110317593.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113189602A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦軍
• 申請（專利權(quán)）人: 成都中信華瑞科技有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S17/06;G01S17/89;G01S7/497;G02B27/64
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 崔翠翠

本發(fā)明公開了一種運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置及運(yùn)動補(bǔ)償方法，屬于成像技術(shù)領(lǐng)域。所述成像裝置包括基座、成像單元、運(yùn)動補(bǔ)償單元與控制系統(tǒng)。所述基座是成像單元與視場運(yùn)動補(bǔ)償單元、控制單元的承載主體，成像目標(biāo)運(yùn)動補(bǔ)償單元包括主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸在三維空間平行，旋轉(zhuǎn)方向相反，次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與光學(xué)部件連接，次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)帶動光學(xué)部件轉(zhuǎn)動，主、次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)按照設(shè)定的控制程序旋轉(zhuǎn)，主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)軸心的線速度在成像光路主光軸上的分量用于成像目標(biāo)與成像單元相對運(yùn)動的補(bǔ)償，次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)帶動光學(xué)部件轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)姿態(tài)角補(bǔ)償。在設(shè)定的運(yùn)動補(bǔ)償區(qū)間，成像視場在成像系統(tǒng)焦平面曝光期間處于相對靜止的狀態(tài)下成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運(yùn)動成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置及運(yùn)動補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

在很多運(yùn)動成像環(huán)境里，成像目標(biāo)視場與成像系統(tǒng)之間的相對運(yùn)動可以是成像目標(biāo)不動，成像系統(tǒng)運(yùn)動，或者是成像系統(tǒng)不動、成像目標(biāo)運(yùn)動，也可以是兩者都在運(yùn)動，相對運(yùn)動速度可以是勻速的或者非勻速的，在同一個時間坐標(biāo)系里，相對運(yùn)動等價(jià)于成像系統(tǒng)與成像目標(biāo)之間的相對位移。目標(biāo)與成像系統(tǒng)之間產(chǎn)生相對運(yùn)動是造成圖像質(zhì)量退化的重要因素。為了降低圖像的運(yùn)動模糊，一種有效的方法是改變或降低相機(jī)與被攝目標(biāo)相對運(yùn)動的速度差，在成像系統(tǒng)與被攝目標(biāo)相對運(yùn)動位移很小的情況下成像。在相對運(yùn)動速度較低的時候，有多種方法與裝置可以實(shí)現(xiàn)將相對運(yùn)動速度降低到很小，如往復(fù)式運(yùn)動。所述往復(fù)式運(yùn)動方法包括：控制裝置控制成像裝置沿設(shè)定軌跡做往復(fù)運(yùn)動；當(dāng)所述成像裝置跟隨成像目標(biāo)運(yùn)動，且所述成像裝置的運(yùn)動速度大小與成像目標(biāo)的運(yùn)動速度的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，所述控制裝置控制所述成像裝置采集所述成像目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)。完成一次成像后，成像裝置需要回到成像之前的初始位置，進(jìn)而開始下一次的成像。往復(fù)運(yùn)動方式在相對運(yùn)動速度較高的時候，往復(fù)式運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)從靜止到高速，需要很長的行程才能達(dá)到較高的速度，這樣將會導(dǎo)致運(yùn)動補(bǔ)償運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置體積增大。其二是往復(fù)式運(yùn)動經(jīng)歷從靜止-啟動-加速-維持恒速-減速-靜止的正向運(yùn)動與類似過程的反向運(yùn)動，運(yùn)動的長度等效于振幅。當(dāng)往復(fù)周期運(yùn)動頻率不斷升高后，形成高頻振動，大振幅疊加高頻率形成高速往復(fù)運(yùn)動補(bǔ)償?shù)乃俣忍旎ò澹瑥亩鵁o法滿足成像的條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置與運(yùn)動補(bǔ)償方法，解決現(xiàn)有運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置在往復(fù)運(yùn)動時往復(fù)頻率不斷升高從而無法滿足成像條件的問題。

一種運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置，所述運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置包括基座、成像單元、運(yùn)動補(bǔ)償單元與控制系統(tǒng)，所述基座用于固定成像單元以及運(yùn)動補(bǔ)償單元的空間位置，控制系統(tǒng)控制運(yùn)動成像補(bǔ)償裝置的運(yùn)行，所述運(yùn)動補(bǔ)償單元包括主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸與光學(xué)部件的轉(zhuǎn)動中心剛性連接，所述光學(xué)部件跟隨次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸心位于以主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸心為原點(diǎn)的射線上，所述主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向相反。

進(jìn)一步地，所述主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上設(shè)有多個次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。任意一個次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)均可以連接光學(xué)部件用于運(yùn)動成像補(bǔ)償，增加次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的數(shù)量可以縮短成像周期。每一個次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布是動平衡的，多個次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與主旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的質(zhì)量分布是動平衡的，避免運(yùn)動成像補(bǔ)償單元旋轉(zhuǎn)工況下發(fā)生抖動或振動，進(jìn)而影響到成像質(zhì)量。優(yōu)選的，采用空間對稱布置，并通過動平衡設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步的，在連接結(jié)構(gòu)上進(jìn)行減振、隔振處理。一個運(yùn)動補(bǔ)償單元可以與多個成像單元匹配。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)部件包括一個或多個光學(xué)器件，設(shè)置在成像單元感光靶面與成像目標(biāo)之間的光路上；包括與次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連接的光學(xué)器件；以及設(shè)置在鏡頭前或鏡頭透鏡組中間或焦平面與鏡頭之間的光學(xué)器件。具體的：光學(xué)部件可以具有分離成像目標(biāo)場景的光譜能量并傳導(dǎo)至成像裝置的功能，可以獲得目標(biāo)的一個或數(shù)個光譜能量圖像；在成像目標(biāo)場景進(jìn)入成像裝置的光路上可以設(shè)置光學(xué)器件，分割目標(biāo)視場畫面并導(dǎo)引至不同的成像單元，實(shí)現(xiàn)多成像單元成像和多光譜成像。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)部件為反射器件、陷波反射器件、半透半反器件、柱面反射器件、球面反射器件、帶通器件或者所述2個或2個以上光學(xué)器件組合的光學(xué)器件組。