影响摆扫式航空相机两条图像间实际重叠率因素的处理方法，属于航空相机测量与成像技术领域。为了使摆扫式航空相机拍出的图像连续无缝，要求相邻两次成像的条带区域保持一定的指标重叠率。本发明专利技术主要针对横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的因素提出处理意见，通过计算得知当横滚角速度ωｈｇ和镜筒扫描速度同向、反向时的变化趋势和出现拉缝现象的三种情况；同时得出拍照周期Ｔ与速高比η成反比这一符合实际的计算结果，将相机拍照周期Ｔ作为位置／速度信号的判断依据，作为工作参数发送给镜筒系统，改进了控制程序，解释了摆扫式航空相机两条图像间出现拉缝或重叠率过大的原因。经过反复试验该方法简便可行，计算精度准确可靠，控制方法精确无误。
【技术实现步骤摘要】
，属于航空相机测量与成像
，尤其针对摆扫式航空相机成像领域。
技术介绍
摆扫式航空相机采用镜筒摆扫式的工作方式。相机在拍照时，对地面上指定的一个条带区域成像；回程时，不成像。航空相机扫描角越大，地面覆盖宽度越宽，拍照周期就越长，相邻两条图像间有可能出现拉缝，导致图像信息量的丢失。因此，为了使拍出的图像连续无缝，要求相邻两次成像的条带区域保持一定的指标重叠率。目前，摆扫式航空相机是通过拍照信号来控制相机拍照和返程时间，从而保证相机拍照满足指标重叠率。拍照信号由位置/速度信号和摄影脉冲信号组成，这两个信号主要是依据镜筒的位置信息来判断的。但是，由于相机在拍照过程中受到飞机横滚角速度的干扰和飞机窗口尺寸的限制，依据镜筒位置信息来控制位置/速度信号和摄影脉冲信号很难保证满足指标重叠率的要求。本专利技术主要针对横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的因素，提出了与实际重叠率相应的处理方法并得出符合实际的计算结果。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术提供了一种影响摆扫式航空相机两条图像间实际重叠率的处理方法，该方法能够保证摆扫式航空相机相邻两条图像间满足指标重叠率的要求。 技术方案摆扫式航空相机工作方式分为左倾斜摆扫成像和右倾斜摆扫成像两种方式，相邻两条图像在离飞机最近的地方，重叠率最小；离飞机最远的地方，重叠率最大，如图1所示。 相机横向扫描角2β公式为 其中ρ-指标重叠率； η-速高比； ωJ-镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度； K-时间比例系数； B-像元长度； θ-相机扫描角； f-相机焦距。 相机控制器根据公式(1)计算出相机横向扫描角2β，在考虑目标倾斜角和当前飞机横滚角的情况下，确定镜筒扫描初始位置、扫描开始位置和扫描结束位置，作为工作参数发送给镜筒控制器。 (1)横滚角速度对实际重叠率的影响 相机控制器发送的镜筒扫描开始位置和扫描结束位置其实是镜筒相对于地面目标位置而言的。但由于镜筒系统是采用电位计或者编码器作为位置反馈元件，它反馈的是镜筒相对于飞机的转动角度，而不是相对于惯性系大地的转动角度。如果在拍照过程中，飞机的横滚角速度ωhg＝0，说明飞机在拍照期间没有产生横滚角，镜筒相对于地面的转角和镜筒相对于飞机的转角一致，实际重叠率不发生改变；如果在拍照过程中飞机的横滚角速度ωhg≠0，随着拍照时间积累会引起飞机横滚角度的变化，造成镜筒相对于地面的转角和镜筒相对于飞机的转角不一致，因此实际重叠率发生变化。 考虑飞机横滚角速度ωhg时，实际重叠率ρ′表达式为 其中，ρ′-实际重叠率； ρ-指标重叠率； ωJ-镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度； ωhg-拍照时飞机横滚角速度，规定和镜筒扫描速度同向时为正， 反向时为负。 假设，镜筒扫描速度为ωJ＝20°/s，飞机横滚角速度ωhg≤±4°/s，指标重叠率ρ＝10％，则实际重叠率ρ′和飞机横滚角速度ωhg关系如表1所示； 由表1可以看到，当横滚角速度ωhg和镜筒扫描速度反向时，实际重叠率ρ′较指标重叠率ρ增大；当横滚角速度ωhg和镜筒扫描速度同向时，实际重叠率ρ′较指标重叠率ρ减小，且当ωhg≥2°/s时，实际重叠率ρ′≤0，出现负数，说明图像之间没有重叠，出现拉缝现象。 上面的分析证明，如果以镜筒扫描开始位置和扫描结束位置作为摄影脉冲信号的判断依据，会对实际重叠率ρ′带来影响。由于在拍照过程中，镜筒扫描速度ωJ为恒定值，镜筒摆扫路程即为相机横向扫描角2β，当速高比η一定时，相机横向扫描角2β由公式(1)可求，因此，相机拍照时间t拍表达式为 其中2β-相机横向扫描角； ωJ-镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度。 当镜筒到达扫描开始位置时，发送摄影脉冲信号低电平，相机开始拍照，此时以拍照时间t拍做一个定时，定时时间到镜筒发送摄影脉冲信号高电平，拍照结束，镜筒开始返程。 (2)速高比对实际重叠率的影响 由公式(1)可知，对于摆扫式航空相机，相机的横向扫描角2β随着速高比η的减小而变大。但是考虑到飞机窗口尺寸要求，相机横向扫描角2β限制在一定范围内，即2β≤2βmax。设速高比η0为相机横向扫描角刚等于2βmax时的速高比，则当速高比η＜η0时，相机横向扫描角取2β＝2βmax。实际重叠率ρ′和速高比η关系式为 其中ρ′-实际重叠率； ρ-指标重叠率； η-速高比； η0-相机横向扫描角刚为2β＝2βmax时的速高比。 假设取指标重叠率ρ＝10％，速高比η∈l/s，η0＝0.06l/s，相机实际重叠率ρ′和速高比η关系如表2所示。 从表2中可以看出，当速高比η≥η0＝0.06l/s时，实际重叠率ρ′等于指标重叠率ρ＝10％。当速高比η＜η0＝0.06l/s时，随着速高比η变小，实际重叠率ρ′变大，当η＝0.01l/s时，实际重叠率ρ′＝85％。 相机拍照周期T的表达式为 式中ρ-指标重叠率； η-速高比； B-像元长度； θ-相机扫描角； f-相机焦距。 从公式(5)可知，拍照周期T与速高比η成反比。当速高比η变大时，拍照周期T变小；当速高比η变小时，拍照周期T变大。而且当速高比η＜η0时，虽然相机横向扫描角2β＝2βmax不变，但是拍照周期T随之变大。因此，我们根据相机拍照周期T作为位置/速度信号的判断依据，改进处理方法。 相机控制器系统根据飞机当前时刻的速高比、指标重叠率、目标倾斜角和横滚角度计算出镜筒扫描初始位置、扫描开始位置、扫描结束位置、拍照时间t拍和拍照周期T，并作为工作参数发送给镜筒系统。 本专利技术的优点由于航空相机扫描角越大，地面覆盖宽度越宽，拍照周期就越长，相邻两条图像间有可能出现拉缝，导致图像信息量的丢失。为了使拍出的图像连续无缝，要求相邻两次成像的条带区域保持一定的指标重叠率。本专利技术主要针对横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的因素，提出了与实际重叠率相应的处理方法并得出符合实际的计算结果。经过反复测算和试验该方法准确可行，解决了摆扫式航空相机相邻两条图像间满足指标重叠率要求的难题。 附图说明 图1、图像条带重叠率示意图。 图2实际重叠率ρ′和飞机横滚角速度ωhg关系。 图3实际重叠率ρ′和速高比η关系。 具体实施方法 相机控制器系统根据当前相机速高比信息按照公式(1)计算出相机横向扫描角2β，在根据目标倾斜角和飞机横滚角确定镜筒扫描初始位置、扫描开始位置和扫描结束位置，按照公式(3)计算出镜筒拍照时间t拍，按照公式(4)计算出镜筒拍照周期T，相机控制器系统将这些工作参数通过串口实时发送给镜筒系统。 镜筒系统根据相机控制器发送的工作参数，实时向相机分系统发送位置/速度信号和摄影脉冲信号。 接收到镜筒系统发送的位置/速度信号和摄影脉冲信号后，反射镜系统进行像移补偿，调焦系统进行自动调焦，调光系统进行自动调光，横滚系统进行横滚补偿。拍照期间各系统完成功能时序的一致性，并且保证了相机满足指标重叠率的要求。权利要求1.，其特征在于包括横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的主要因素通过计算、分析，提出处理方法1)横滚角速度对实际重叠率的影响如果在拍照过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
影响摆扫式航空相机两条图像间实际重叠率因素的处理方法，其特征在于包括横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的主要因素通过计算、分析，提出处理方法： １）横滚角速度对实际重叠率的影响： 如果在拍照过程中，飞机的横滚角速度ω↓［ｈｇ］＝０，说明飞机在拍照期间没有产生横滚角，镜筒相对于地面的转角和镜筒相对于飞机的转角一致，实际重叠率不发生改变； 如果在拍照过程中飞机的横滚角速度ω↓［ｈｇ］≠０，随着拍照时间积累会引起飞机横滚角度的变化，造成镜筒相对于飞机的转角和镜，虽然相机横向扫描角２β＝２β↓［ｍａｘ］不变，但是拍照周期Ｔ随之变大；因此，我们根据相机拍照周期Ｔ作为位置／速度信号的判断依据，改进了处理方法。筒相对于地面的转角不一致，因此实际重叠率发生变化；考虑飞机横滚角速度ω↓［ｈｇ］时，实际重叠率ρ′表达式为： ρ′＝１－ω↓［Ｊ］（１－ρ）／（ω↓［Ｊ］－ω↓［ｈｇ］） （２） 其中，ρ′－实际重叠率； ρ－指标重叠率； ω↓［Ｊ］－镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度； ω↓［ｈｇ］－拍照时飞机横滚角速度，规定和镜筒扫描速度同向时为正，反向时为负； 当横滚角速度ω↓［ｈｇ］和镜筒扫描速度反向时，实际重叠率ρ′较指标重叠率ρ增大；当横滚角速度ω↓［ｈｇ］和镜筒扫描速度同向时，实际重叠率ρ′较指标重叠率ρ减小，且当ω↓［ｈｇ］≥２°／ｓ时，实际重叠率ρ′≤０，出现负数，说明图像之间没有重叠，出现拉缝现象。 上面的分析证明，如果以镜筒扫描开始位置和扫描结束位置作为摄影脉冲信号的判断依据，会对实际重叠率ρ′带来影响；由于在拍照过程中，镜筒扫描速度ω↓［Ｊ］为恒定值，镜筒摆扫路程即为相机横向扫描角２β，当速高比η一定时，相机横向扫描角２β由公式（１）可求，因此，相机拍照时间ｔ↓［拍］表达式为： ｔ↓［拍］＝２β／ω↓［Ｊ］ （３） 其中：２β－相机横向扫描角； ω↓［Ｊ］－镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度； 当镜筒到达扫描开始位置时，发送摄影脉冲信号低电平，相机开始拍照，此时以拍照时间ｔ拍做一个定时，定时时间到镜筒发送摄影脉冲信号高电平，拍照结束，镜筒开始返程； ２）速高比对实际重叠率的影响： 相机实际重叠率ρ′和速高比η关系式为： ＊＊＊ （４） 其中：ρ′－实际重叠率； ρ－指标重叠率；...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张雪菲，匡海鹏，陈志超，刘志明，王德江，詹磊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。