TDI-CCD全景航空相机快速自动检调焦方法

为了提高航空相机的实时侦察能力,提出了一种针对时间延迟电荷耦合器件(TDI-CCD)全景航空相机的快速自动检调焦方法。在检焦过程中,焦平面上的靶标图案经相机自身光学系统成像在TDI-CCD上,同时调焦反射镜沿光学系统主光轴在镜头后截距给定范围内连续快速移动,利用TDI-CCD的全帧转移工作模式,对经光学系统调制后的靶标图案进行高速采集,结合精密调焦驱动结构对采集到的图像进行高空间分辨率的定位。采用梯度算子、拉普拉斯算子、傅立叶变换、小波变换等7种聚焦评价函数对采集的调制靶标图案进行了比较分析,给出了各种算法的检焦精度。实验结果表明,本方法的检焦时间小于1s,采用小波变换作为评价函数的检焦重复性精度优于9.6μm,满足成像系统对离焦量允许值的要求。

全景式航空相机的扫描角研究

全景式航空相机成像时,需要合理确定扫描起始角和扫描角以便覆盖指定目标、增大覆盖区域,同时满足重叠率要求。研究了扫描角、扫描起始角和目标倾斜角之间的关系以及扫描角的计算方法。提出正好满足图像重叠率要求的扫描角的理论计算方法,由于该方法计算困难,难以用于工程。因此,又提出了一种根据目标倾斜角计算扫描起始角和扫描角的算法,并分别给出了目标倾斜角与扫描起始角和扫描角之间的关系图。结果表明:这种方法确定的扫描起始角和扫描角能使所成图像满足重叠率的要求;给定目标大多处于条带覆盖区域的中间;覆盖区域也尽可能宽。算法计算简单,适合在实际工程设计中使用。

全景式航空相机的离散滑模控制

为了提高全景式航空相机镜筒速度控制系统的动态特性,使其具有响应速度快且超调小的特点,本文提出一种基于降维状态观测器的离散滑模控制方法,对镜筒角速度、角加速度进行观测,并对其速度系统进行控制.针对高氏趋近律带来的控制抖振和稳态抖振问题,本文采用幂次函数趋近律的方法,并对这种方法进行了无抖振理论分析以及稳定性证明.最后以某全景式航空相机作为实验平台,将基于幂次函数趋近律的离散滑模控制应用到镜筒速度控制系统中.实验结果表明,本文提出的控制方法能够有效地减小系统的抖振,使镜筒速度控制系统表现出良好的动态品质.

全景式航空相机摄影起始角误差抑制方法

覆盖宽度是全景式航空相机的重要指标,深入分析了摄影起始角误差对全景式航空相机所得图像锯齿效应的影响。在介绍全景式航空相机工作方式及工作时序的基础上,分析了所得图像边缘差异占覆盖宽度的比值γ与目标倾斜角、横向扫描角及摄影起始角误差之间的关系。全景式航空相机工作时,通常对摄影起始角设定预留恒定角度值,该方法会造成较大的摄影起始角误差。为了减小该误差,提出了改进迭代算法:在每帧成像时记录摄影起始角误差,并利用该误差对下一帧图像进行修正。最后给出了实验结果。结果表明:采用传统算法和改进迭代算法时,摄影起始角误差均方根值分别为0.045°和0.005°,γ值范围分别为[0.009 1,0.014 8]、[0.001 0,0.001 7]。改进迭代算法将摄影起始角误差降低为传统算法的1/9,对应γ最大值为0.001 7,满足工程需求。

全景式航空相机摄影起始角误差降低的方法研究

全景式属于航空侦察相机的一种成像方式,全景式航空相机在载机飞行过程中,通过探测器摆扫成像,综合考虑载机速高比,合理设置摆扫速度及横向扫描角,避免出现图像漏洞。为满足全景式航空相机摄影需要,需为摄影起始角预留一定角度,所预留的角度值则会对摄影起始角精度及图像覆盖宽度造成影响。在研究全景式航空相机摄影工作方式基础上,提出改进迭代算法,降低全景式航空相机摄影起始角误差。通过实践证明,改进迭代算法,可以有效降低全景式航空相机摄影起始角误差。