一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机制造技术

本发明专利技术公开了一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机及成像方法，大视场高分辨率多亿像素遥感相机包括：测距仪；四个成像光路组件，每一个成像光路组件包括：镜头；和成像模组，每一个成像模组对成像光路组件的物面中的一个子区域对应成像为一个子图像；上位机包括：离线装调和标定装置，其根据子图像离线标定各载板之间的位置对准误差以及离线校正各载板之间的位置对准误差；在线装调和标定装置，其在当前的成像工作距离下根据子图像在线标定各载板之间的位置对准误差以及在线校正各载板之间的位置对准误差；图像后处理装置，其用于后处理各子图像，以及将后处理好的各相邻的子图像重叠，以拼接成视场全覆盖的像方图像。本发明专利技术既能够用于开展低空遥感成像及实时监视，也能够实现对大视场地面场景进行高分辨率实时成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学成像
，特别是涉及一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机及成像方法。
技术介绍
在遥感成像中，视场大小(或视场角)和地面空间分辨率这两个重要指标一直是相互制约的。2010年，美国卡内基梅隆大学团队设计开发了GigaPan全景拍摄系统，经过小视场相机扫描成像和后续拼接，获取到十亿像素图像，由于其通过扫描成像，无法满足实时监控的需求；2012年，美国杜克大学研制出多尺度十亿像素相机AWARE-2，它能够完成大视场和多亿像素的实时成像，但受限于系统复杂度高稳定性差不能用于机载遥感成像。目前，国外的航拍系统大多能够达到高分辨率成像(GRD～0.5m)，但鲜有能兼顾大视场的成像系统，而国内尚无成熟可用的大视场、高分辨率遥感成像系统。在关键元器件上，国内外尚不存在单片光敏探测器能够达到30Hz@1亿像素的能力，因此必须采用多片光敏探测器拼接的方法来实现亿像素实时成像。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机及成像方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。为实现上述目的，本专利技术提供一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机，所述大视场高分辨率多亿像素遥感相机包括：测距仪；四个成像光路组件，每一个所述成像光路组件包括：镜头；和成像模组，其以阵列的形式通过载板置于所述镜头的探测面上；每一个所述成像模组对所述成像光路组件的物面中的一个子区域对应成像为一个子图像；上位机，其连接所述成像模组和测距仪，且包括：离线装调和标定装置，其用于接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板之间的位置对准误差以及离线校正各所述载板之间的位置对准误差；在线装调和标定装置，其用于接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板之间的位置对准误差以及在线校正各所述载板之间的位置对准误差；和图像后处理装置，其用于在各所述载板之间的位置对准误差达标后接收各所述子图像，并后处理各所述子图像，以及将后处理好的各相邻的所述子图像重叠，以拼接成视场全覆盖的像方图像。进一步地，所述离线装调和标定装置包括：离线标定单元，其用于接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板之间的位置对准误差，并输出；第一校正单元，其用于接收所述离线标定单元标定的各所述载板之间的位置对准误差，并基于所述位置对准误差对各所述载板进行离线位置调整；以及第一判断单元，其用于接收所述离线标定单元标定的各所述载板之间的位置对准误差，并判断调整后的各所述载板之间的位置对准误差是否达标，在判定为未达标的情形下向所述第一校正单元发出调整指令。进一步地，所述在线装调和标定装置包括：在线标定单元，其用于接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板之间的位置对准误差，并输出；第二校正单元，其用于接收所述在线标定单元标定的各所述载板之间的位置对准误差，并基于所述位置对准误差中的平移误差对各所述载板进行在线平移误差自动调整；以及第二判断单元，其用于接收所述在线标定单元标定的各所述载板之间的位置对准误差，并判断调整后的各所述载板之间的平移误差是否达标，在判定为未达标的情形下向所述第二校正单元发出调整指令。进一步地，所述离线标定单元还用于标定各所述成像模组的渐晕分布；所述图像后处理装置包括：渐晕校正单元，其用于接收所述离线标定单元标定好的渐晕分布以及在所述第二判断单元判定为达标的情形下接收所述子图像，并依据标定好的渐晕分布对各所述子图像进行渐晕校正；几何校正单元，其用于接收所述离线标定单元和在线标定单元标定的位置对准误差中的缩放误差和旋转误差以及经由所述渐晕校正单元渐晕校正后的各所述子图像，并依据该标定的缩放误差和旋转误差对渐晕校正后的各所述子图像进行缩放校正；配准单元，其用于接收所述几何校正单元缩放和旋转校正后的各所述子图像，并依据各所述子图像之间的边缘重叠关系，利用图像配准算法获得各所述子图像之间具有亚像素级匹配精度的第二平移位置对准误差；以及拼接单元，其用于接收所述配准单元获得的第二平移位置对准误差以及所述几何校正单元缩放和旋转校正后的各所述子图像，并将各所述子图像之间的平移位置对准误差按照四舍五入近似为整数像素单位从而据此实施对各所述子图像的区域裁切以及重叠区域的图像融合，以形成所述视场全覆盖的像方图像。进一步地，所述大视场高分辨率多亿像素遥感相机还包括：FPGA数字处理装置，每一所述FPGA数字处理装置设置在一所述载板以及连接对应所述载板上的各所述成像模组，对各所述子图像进行并行采集并输出；所述上位机还包括：时钟源，其连接各所述载板上的所述FPGA数字处理装置，以通过各所述FPGA数字处理装置逻辑触发各所述成像模组在同一时刻曝光以及控制各所述FPGA数字处理装置将采集的各所述子图像在同一时刻转发给所述离线装调和标定装置、在线装调和标定装置和图像后处理装置。本专利技术还提供一种大视场高分辨率多亿像素遥感成像方法，所述大视场高分辨率多亿像素遥感成像方法包括：步骤1)，设置相机：设置四个成像光路组件，每一个所述成像光路组件包括镜头和成像模组，所述成像模组以阵列的形式通过载板置于所述镜头的探测面上；每一个所述成像模组对所述成像光路组件的物面中的一个子区域对应成像一个子图像；将所述成像模组和测距仪连接上位机；步骤2)，离线装调和标定：接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板之间的位置对准误差以及离线校正各所述载板之间的位置对准误差；步骤3)，在线装调和标定：接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板之间的位置对准误差以及在线校正各所述载板之间的位置对准误差；以及步骤4)，图像后处理：在各所述载板之间的位置对准误差达标后接收各所述子图像，并后处理各所述子图像，以及将后处理好的各相邻的所述子图像重叠，以拼接成视场全覆盖的像方图像。进一步地，所述步骤2)具体包括：步骤21)，接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板之间的位置对准误差，并输出；步骤22)，接收所述步骤21)标定的各所述载板之间的位置对准误差，并基于所述位置对准误差中的平移误差对各所述载板进行离线位置调整；以及步骤23)，接收所述步骤21)标定的各所述载板之间的位置对准误差，并判断调整后的各所述载板之间的平移误差是否达标，在判定为未达标的情形下返回所述步骤21)。进一步地，所述步骤3)具体包括：步骤31)，接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板之间的位置对准误差，并输出；步骤32)，接收所述步骤31)标定的各所述载板之间的位置对准误差，并基于所述位置对准误差中的平移误差对各所述载板进行在线平移误差自动调整；以及步骤33)，接收所述步骤31)标定的各所述载板之间的位置对准误差，并判断调整后的各所述载板之间的平移误差是否达标，在判定为未达标的情形下返回所述步骤31)。进一步地，所述步骤2)具体还包括：步骤24)，标定各所述成像模组的渐晕分布；所述步骤4)具体还包括：步骤41)，接收所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机，其特征在于，包括：测距仪(1)；四个成像光路组件(2)，每一个所述成像光路组件(2)包括：镜头(21)；和成像模组(22)，其以阵列的形式通过载板(23)置于所述镜头(21)的探测面上；每一个所述成像模组(22)对所述成像光路组件(22)的物面中的一个子区域对应成像为一个子图像；上位机(3)，其连接所述成像模组(22)和测距仪(1)，且包括：离线装调和标定装置(31)，其用于接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板(23)之间的位置对准误差以及离线校正各所述载板(23)之间的位置对准误差；在线装调和标定装置(32)，其用于接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板(23)之间的位置对准误差以及在线校正各所述载板(23)之间的位置对准误差；和图像后处理装置(33)，其用于在各所述载板(23)之间的位置对准误差达标后接收各所述子图像，并后处理各所述子图像，以及将后处理好的各相邻的所述子图像重叠，以拼接成视场全覆盖的像方图像。

【技术特征摘要】
1.一种大视场高分辨率多亿像素遥感相机，其特征在于，包括：测距仪(1)；四个成像光路组件(2)，每一个所述成像光路组件(2)包括：镜头(21)；和成像模组(22)，其以阵列的形式通过载板(23)置于所述镜头(21)的探测面上；每一个所述成像模组(22)对所述成像光路组件(22)的物面中的一个子区域对应成像为一个子图像；上位机(3)，其连接所述成像模组(22)和测距仪(1)，且包括：离线装调和标定装置(31)，其用于接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板(23)之间的位置对准误差以及离线校正各所述载板(23)之间的位置对准误差；在线装调和标定装置(32)，其用于接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板(23)之间的位置对准误差以及在线校正各所述载板(23)之间的位置对准误差；和图像后处理装置(33)，其用于在各所述载板(23)之间的位置对准误差达标后接收各所述子图像，并后处理各所述子图像，以及将后处理好的各相邻的所述子图像重叠，以拼接成视场全覆盖的像方图像。2.如权利要求1所述的大视场高分辨率多亿像素遥感相机，其特征在于，所述离线装调和标定装置(31)包括：离线标定单元(311)，其用于接收各所述子图像，并根据所述子图像离线标定各所述载板(23)之间的位置对准误差，并输出；第一校正单元(312)，其用于接收所述离线标定单元(311)标定的各所述载板(23)之间的位置对准误差，并基于所述位置对准误差对各所述载板(23)进行离线位置调整；以及第一判断单元(313)，其用于接收所述离线标定单元(311)标定的各所述载板(23)之间的位置对准误差，并判断调整后的各所述载板(23)之间的位置对准误差是否达标，在判定为未达标的情形下向所述第一校正单元(312)发出调整指令。3.如权利要求2所述的大视场高分辨率多亿像素遥感相机，其特征在于，所述在线装调和标定装置(32)包括：在线标定单元(321)，其用于接收各所述子图像和成像工作距离信息，并在当前的所述成像工作距离下根据所述子图像在线标定各所述载板(23)之间的位置对准误差，并输出；第二校正单元(322)，其用于接收所述在线标定单元(321)标定的各所述载板(23)之间的位置对准误差，并基于所述位置对准误差中的平移误差对各所述载板(23)进行在线平移误差自动调整；以及第二判断单元(323)，其用于接收所述在线标定单元(321)标定的各所述载板(23)之间的位置对准误差，并判断调整后的各所述载板(23)之间的平移误差是否达标，在判定为未达标的情形下向所述第二校正单元(322)发出调整指令。4.如权利要求3所述的大视场高分辨率多亿像素遥感相机，其特征在于，所述离线标定单元(311)还用于标定各所述成像模组(22)的渐晕分布；所述图像后处理装置(33)包括：渐晕校正单元(331)，其用于接收所述离线标定单元(311)标定好的渐晕分布以及在所述第二判断单元(323)判定为达标的情形下接收所述子图像，并依据标定好的渐晕分布对各所述子图像进行渐晕校正；几何校正单元(332)，其用于接收所述离线标定单元(311)和在线标定单元(321)标定的位置对准误差中的缩放误差和旋转误差以及经由所述渐晕校正单元(331)渐晕校正后的各所述子图像，并依据该标定的缩放误差和旋转误差对渐晕校正后的各所述子图像进行缩放校正；配准单元(333)，其用于接收所述几何校正单元(332)缩放和旋转校正后的各所述子图像，并依据各所述子图像之间的边缘重叠关系，利用图像配准算法获得各所述子图像之间具有亚像素级匹配精度的第二平移位置对准误差；以及拼接单元(334)，其用于接收所述配准单元(333)获得的第二平移位置对准误差以及所述几何校正单元(332)缩放和旋转校正后的各所述子图像，并将各所述子图像之间的平移位置对准误差按照四舍五入近似为整数像素单位从而据此实施对各所述子图像的区域裁切以及重叠区域的图像融合，以形成所述视场全覆盖的像方图像。5.如权利要求1至4中任一项所述的大视场高分辨率多亿像素遥感相机，其特征在于，还包括：FPGA数字处理装置(4)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾惠柱，毛珩，文湘鄂，陈瑞，解晓东，高文，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11