本发明专利技术公开了一种定点拍摄式航测相机凸轮像移补偿机构控制方法，属于航测相机技术领域。该控制方法设计了匀加速的凸轮运动曲线，计算凸轮从初始位置由静止加速到设定的转速，保持匀速到达推程起点的时间，得到凸轮启动时刻相对拍摄时刻的提前量。采用步进电机对凸轮进行控制，按步距角对凸轮运动曲线离散化，得到步进电机控制脉冲的发送时刻，计算相邻脉冲的时间差，形成查找表，利用微控制器的定时器和比较器功能实现对步进电机脉冲时刻的精确控制。本方法保证了凸轮在拍摄时刻以设定的转速进入推程角范围，以获得要求的像移补偿速度，解决了航测相机在定点拍摄工作方式下凸轮式像移补偿机构的控制问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及采用凸轮相移补偿机构的航测相机在定点拍摄工作方式下对凸轮机 构的控制方法，属于航测相机
技术介绍
航测相机工作时，由于曝光时间内载体存在前向运动，导致场景所成的像在像面 上的移动，即产生前向像移。前向像移导致图像退化，表现为图像拖尾、灰度失真、对比度和 分辨率下降，必须要进行补偿才能满足航测相机清晰成像的要求。 常用的前向像移补偿方式有机械式像移补偿、光学式像移补偿和电子像移补偿。 机械式像移补偿是利用机械结构实现曝光时感光介质或传感器随影像的运动而移动。在 CCD航测相机中常用的结构为将CCD安装在移动底座，利用压电晶体或凸轮等结构驱动底 座在曝光时进行相应移动。光学式像移补偿是通过旋转和移动光学元件，常用摆镜，使像在 焦面保持相对静止。电子像移补偿主要针对CCD相机，利用CCD电荷转移驱动技术使电荷 包转移与像移同步，实现像移补偿。 光学式像移补偿对相机的光机结构有特殊的要求，主要用于长焦全景相机中。电 子像移补偿不需要额外的光机结构，有利于相机体积和重量的控制，但受到传感器类型的 限制，对于不是采用CCD作为传感器的相机、行间转移型CCD相机、Bayer格式的彩色CCD相 机等无法使用电子相移补偿。在该种情况下，航测相机一般采用机械式像移补偿。本专利技术 主要针对凸轮式像移补偿机构。 凸轮式像移补偿机构的传统工作方式为；根据凸轮的结构参数，载体速高比信息 得到凸轮转动速度，当凸轮运动到有效推程起点时，发出外同步信号，触发相机曝光成像。 由于像移补偿速度W及拍摄的航向重叠率均与速高比相关，通过设计凸轮的结构参数，可 W保证补偿速度和重叠率要求。在定点拍摄式航测相机中，事先规划了航带上的拍摄点的 位置，要求相机在载体运动到设定的拍摄点时曝光成像，而凸轮机构传统的工作方式下拍 摄点的位置取决于机构启动运转的时刻，具有随机性，无法满足定点拍摄的要求。此外，在 传统工作方式下，凸轮的结构参数直接决定了凸轮转速，进而决定了拍摄间隔和航向重叠 率。因此其航向重叠率是固定的，无法灵活设置。
技术实现思路
为了解决凸轮式像移补偿机构传统控制方式下拍摄点不确定、航向重叠率无法灵 活设置的不足，本专利技术提供了一种适用于定点拍摄式航测相机的凸轮像移补偿机构控制方 法。 本专利技术采用的技术方案如下：一种定点拍摄式航测相机凸轮像移补偿机构控制方 法，所述的凸轮像移补偿机构包括凸轮、光电对管、凸轮座、联轴节、电机座、驱动电机W及 控制系统；凸轮和光电对管安装在凸轮座上；光电对管的发射器和接收器分别位于凸轮两 侦U，结合凸轮上的通孔来确定凸轮的初始位置；驱动电机安装在电机座上，电机转轴和凸轮 通过连轴节连接和传动；控制系统包括控制器和驱动器，控制驱动电机按要求运动。所述的 凸轮像移补偿机构安装在CCD底座旁，利用弹黃的拉力使CCD底座在凸轮运动过程中始终 保持与凸轮的接触；所述的凸轮像移补偿机构的具体控制方法为：[000引 （1)在拍摄之前，所述的凸轮像移补偿机构位于初始位置，并保持静止状态； (2)定点拍摄式航测相机主控系统利用GI^S位置测量信息预测到达设定拍摄点的 时刻，根据速高比得到像移补偿速度参数，在到达拍摄时刻之前一段时间，将补偿速度参数 发送到凸轮像移补偿机构的控制系统； (3)定点拍摄式航测相机主控系统根据补偿速度计算加速时间，得到所述的凸轮 像移补偿机构的启动时刻，发送到定点拍摄式航测相机同步系统，定点拍摄式航测相机同 步系统在所述的凸轮像移补偿机构启动时刻发出同步脉冲，启动所述的凸轮像移补偿机构 运动； (4)所述的凸轮像移补偿机构驱动电机在控制系统控制下，按设计的运动曲线加 速，使凸轮达到要求的补偿速度，在拍摄时刻进入凸轮推程角范围，在曝光时间内，凸轮保 持在推程角范围内； (5)曝光完成后，凸轮继续运动，并在下个拍摄点之前回到初始位置并停止，完成 一个拍摄点的拍摄。 进一步的，步骤（1)中，在上电初始化时，凸轮机构利用光电对管寻找初始位置， 在每完成一次拍摄凸轮回到初始位置后，利用光电对管验证。 进一步的，步骤（4)中，设计凸轮的运动曲线为匀加速曲线，凸轮从初始位置开始 W恒定加速度加速，到达设定的像移补偿速度后保持匀速，直到进入推程角范围，该过程凸 轮具有相同的角位移量，根据角位移量和设计的加速度大小，计算得到凸轮启动时刻相对 于拍摄时刻的提前量。 进一步的，步骤（4)中，采用步进电机对凸轮机构进行控制，根据凸轮运动的"角 位移-时间"曲线，按照步进电机步距角的大小进行离散化，得到步进电机控制脉冲的发送 时刻。 进一步的，步骤（4)中，采用微控制器的定时器和比较器功能实现步进电机脉冲 时刻控制，根据设计的电机运动曲线，离散化后计算相邻脉冲的时间差，形成定时器周期参 数查找表，在电机加速过程中顺序加载周期参数，减速过程中逆序加载周期参数，并对脉冲 个数进行计数，保证当速度减为0时，凸轮回到初始位置。 本专利技术的积极成果： 1.本专利技术通过对凸轮像移补偿机构的运动曲线的设计和运动过程的精确控制，保 证凸轮在要求的时刻W设定转速进入推程角范围，保障了航测相机拍摄时刻像移补偿速度 的要求，解决了凸轮像移补偿机构传统工作方式下拍摄点不确定、航向重叠率无法灵活设 置的问题，适用于定点拍摄式航测相机。 2.本专利技术设计了一种基于脉冲时刻的步进电机控制方法，通过对步进电机"角位 移-时间"曲线按照步距角离散化得到步进脉冲的发送时刻，建立查找表，利用微控制器常 见的定时当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种定点拍摄式航测相机凸轮像移补偿机构控制方法，其特征在于：所述的凸轮像移补偿机构包括凸轮、光电对管、凸轮座、联轴节、电机座、驱动电机以及控制系统；凸轮和光电对管安装在凸轮座上；光电对管的发射器和接收器分别位于凸轮两侧，结合凸轮上的通孔来确定凸轮的初始位置；驱动电机安装在电机座上，电机转轴和凸轮通过连轴节连接和传动；控制系统包括控制器和驱动器，控制驱动电机按要求运动；所述的凸轮像移补偿机构安装在CCD底座旁，利用弹簧的拉力使CCD底座在凸轮运动过程中始终保持与凸轮的接触；所述的凸轮像移补偿机构的具体控制方法为：(1)在拍摄之前，所述的凸轮像移补偿机构位于初始位置，并保持静止状态；(2)定点拍摄式航测相机主控系统利用GPS位置测量信息预测到达设定拍摄点的时刻，根据速高比得到像移补偿速度参数，在到达拍摄时刻之前一段时间，将补偿速度参数发送到凸轮像移补偿机构的控制系统；(3)定点拍摄式航测相机主控系统根据补偿速度计算加速时间，得到所述的凸轮像移补偿机构的启动时刻，发送到定点拍摄式航测相机同步系统，定点拍摄式航测相机同步系统在所述的凸轮像移补偿机构启动时刻发出同步脉冲，启动所述的凸轮像移补偿机构运动；(4)所述的凸轮像移补偿机构的驱动电机在控制系统控制下，按设计的运动曲线加速，使凸轮达到要求的补偿速度，在拍摄时刻进入凸轮推程角范围，在曝光时间内，凸轮保持在推程角范围内；(5)曝光完成后，凸轮继续运动，并在下个拍摄点之前回到初始位置并停止，完成一个拍摄点的拍摄。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周黎，庄富强，刘光林，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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