專(zhuān)利名稱(chēng)：基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)中光纖傳感的領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于空間相機(jī)TDICXD，其正常工作的基本前提是光生電荷包的轉(zhuǎn)移與焦面上圖像的運(yùn)動(dòng)保持同步，任何的誤匹配都將導(dǎo)致圖像模糊。而顫振會(huì)導(dǎo)致相機(jī)在積分成像過(guò)程中產(chǎn)生圖像像移，破壞其與光生電荷包運(yùn)動(dòng)的同步性，影響相機(jī)的成像質(zhì)量，造成空間相機(jī)分辨率下降及衛(wèi)星系統(tǒng)效能下降。光學(xué)衛(wèi)星平臺(tái)及相機(jī)顫振的高速高精度測(cè)量通常采用通過(guò)主成像光學(xué)系統(tǒng)的圖像相關(guān)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方法依附于主成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上具有局限性。一些機(jī)械陀螺的測(cè)角精度雖然相當(dāng)高，但是，在一些應(yīng)用場(chǎng)合，有一些不能容忍的缺點(diǎn)難以制造，價(jià)格昂 貴，重量、功耗大等，抗振、抗沖擊能力弱，由于機(jī)械部件多，因而可靠性低，難以維護(hù)。因此迫切需要一種新的顫振探測(cè)方法來(lái)解決空間相機(jī)的大帶寬、高數(shù)據(jù)更新速率、高精度的顫振測(cè)量問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)空間相機(jī)圖像的實(shí)時(shí)精確補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前用于空間相機(jī)顫振測(cè)量和圖像補(bǔ)償方法的局限性，提供一種基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定方法。基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定方法的步驟如下
O通過(guò)時(shí)標(biāo)同步器使光纖陀螺和空間相機(jī)同時(shí)開(kāi)始工作，將空間相機(jī)拍攝周期
T1細(xì)分為若干個(gè)光纖陀螺測(cè)量周期，即7； =n T2，拍攝周期開(kāi)始，與此同時(shí)進(jìn)行光纖陀螺的測(cè)量周期，簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)量周期，時(shí)標(biāo)同步器可為帶定時(shí)器的dsp芯片，通過(guò)通用I/O 口輸出時(shí)標(biāo)控制信號(hào)，時(shí)標(biāo)同步器主要作用是統(tǒng)一光纖陀螺和空間相機(jī)的時(shí)序，保證正常的工作時(shí)序;
2)在空間相機(jī)拍攝周期內(nèi)第k個(gè)測(cè)量周期開(kāi)始時(shí)向光纖陀螺發(fā)送測(cè)量指令并向空間相機(jī)發(fā)送拍攝指令，I；
3)在第k個(gè)測(cè)量周期結(jié)束時(shí)獲取光纖陀螺的測(cè)量輸出，通過(guò)顫振信息處理器對(duì)光纖陀螺輸出角速度測(cè)量值積分得到測(cè)量周期內(nèi)的角增量 #，對(duì)前k個(gè)測(cè)量周期內(nèi)得到的角增量積分得到該測(cè)量周期末光纖陀螺相對(duì)于拍攝周期開(kāi)始時(shí)的總角增量Aa，La即為此時(shí)相機(jī)像面相對(duì)于拍攝開(kāi)始時(shí)的角偏移，顫振信息處理器的功能可通過(guò)dsp編程實(shí)現(xiàn)；
4)根據(jù)空間相機(jī)顫振軸的位置和角偏移Δα計(jì)算相機(jī)成像的像面偏移，如若空間相機(jī)顫振軸與成像面距離為“則像面偏移量為ΔΖ = Ι^Δα ;
5)在第k個(gè)測(cè)量周期結(jié)束時(shí)獲取空間相機(jī)的成像信息即CCD陣列的電荷分布同時(shí)將空間相機(jī)CCD復(fù)位；
6)采用圖像補(bǔ)償器對(duì)圖像進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)dsp實(shí)現(xiàn)，根據(jù)像面偏移量對(duì)像面信息進(jìn)行電荷移位，移位方向由空間相機(jī)的物象關(guān)系確定，若成倒像，則移位方向與空間相機(jī)顫振軸轉(zhuǎn)向一致，反之亦然，移位后超出CCD陣列的部分舍棄，CCD陣列中空出的部分以零值補(bǔ)，由此得到第k個(gè)測(cè)量周期的修正像面信息，第k個(gè)測(cè)量周期結(jié)束，η個(gè)測(cè)量周期結(jié)束后，對(duì)η個(gè)測(cè)量周期內(nèi)得到的η個(gè)修正像面信息進(jìn)行累加得到一個(gè)拍攝周期的成像信息，即為經(jīng)過(guò)顫振補(bǔ)償后的穩(wěn)定圖像，該拍攝周期結(jié)束。本發(fā)明充分利用了光纖陀螺大帶寬、高數(shù)據(jù)更新速率、高精度的特點(diǎn)，對(duì)空間相機(jī)顫振進(jìn)行測(cè)量并對(duì)相機(jī)顫振圖像進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)空間相機(jī)的穩(wěn)定成像。


圖I是基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖2是光纖陀螺結(jié)構(gòu)示意 圖3是電荷移位補(bǔ)償算法原理示意圖。
具體實(shí)施例方式光纖陀螺可以測(cè)量物體的角速度，對(duì)光纖陀螺測(cè)得的角速度作時(shí)間積分可以得到角位移，分析測(cè)得的角位移即可得到顫振的信息。光纖陀螺測(cè)量角位移的原理式如式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定方法，其特征在于它的步驟如下 1)通過(guò)時(shí)標(biāo)同步器使光纖陀螺和空間相機(jī)同時(shí)開(kāi)始工作，將空間相機(jī)拍攝周期 !細(xì)分為若干個(gè)光纖陀螺測(cè)量周期T2，即T1 =n T2，拍攝周期開(kāi)始，與此同時(shí)進(jìn)行光纖陀螺的測(cè)量周期，簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)量周期，時(shí)標(biāo)同步器可為帶定時(shí)器的dsp芯片，通過(guò)通用I/O 口輸出時(shí)標(biāo)控制信號(hào)，時(shí)標(biāo)同步器主要作用是統(tǒng)一光纖陀螺和空間相機(jī)的時(shí)序，保證正常的工作時(shí)序; 2)在空間相機(jī)拍攝周期內(nèi)第k個(gè)測(cè)量周期開(kāi)始時(shí)向光纖陀螺發(fā)送測(cè)量指令并向空間相機(jī)發(fā)送拍攝指令，； 3)在第k個(gè)測(cè)量周期結(jié)束時(shí)獲取光纖陀螺的測(cè)量輸出，通過(guò)顫振信息處理器對(duì)光纖陀螺輸出角速度測(cè)量值積分得到測(cè)量周期內(nèi)的角增量A#，對(duì)前k個(gè)測(cè)量周期內(nèi)得到的角增量積分得到該測(cè)量周期末光纖陀螺相對(duì)于拍攝周期開(kāi)始時(shí)的總角增量Λα，La即為此時(shí)相機(jī)像面相對(duì)于拍攝開(kāi)始時(shí)的角偏移，顫振信息處理器的功能可通過(guò)dsp編程實(shí)現(xiàn)； 4)根據(jù)空間相機(jī)顫振軸的位置和角偏移Δα計(jì)算相機(jī)成像的像面偏移，如若空間相機(jī)顫振軸與成像面距離為“則像面偏移量為Δ￡=￡*Δα ； 5)在第k個(gè)測(cè)量周期結(jié)束時(shí)獲取空間相機(jī)的成像信息即CCD陣列的電荷分布同時(shí)將空間相機(jī)CCD復(fù)位； 6)采用圖像補(bǔ)償器對(duì)圖像進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)dsp實(shí)現(xiàn)，根據(jù)像面偏移量對(duì)像面信息進(jìn)行電荷移位，移位方向由空間相機(jī)的物象關(guān)系確定，若成倒像，則移位方向與空間相機(jī)顫振軸轉(zhuǎn)向一致，反之亦然，移位后超出CCD陣列的部分舍棄，CCD陣列中空出的部分以零值補(bǔ)，由此得到第k個(gè)測(cè)量周期的修正像面信息，第k個(gè)測(cè)量周期結(jié)束，η個(gè)測(cè)量周期結(jié)束后，對(duì)η個(gè)測(cè)量周期內(nèi)得到的η個(gè)修正像面信息進(jìn)行累加得到一個(gè)拍攝周期的成像信息，即為經(jīng)過(guò)顫振補(bǔ)償后的穩(wěn)定圖像，該拍攝周期結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光纖陀螺顫振測(cè)量的空間相機(jī)圖像穩(wěn)定方法。空間相機(jī)CCD正常工作的基本前提是光生電荷包的轉(zhuǎn)移與焦面上圖像的運(yùn)動(dòng)保持同步，任何的誤匹配都將導(dǎo)致圖像模糊；顫振會(huì)導(dǎo)致相機(jī)在積分成像過(guò)程中產(chǎn)生圖像偏移，破壞其與光生電荷包運(yùn)動(dòng)的同步性，影響相機(jī)的成像質(zhì)量。本發(fā)明利用大帶寬、高精度的光纖陀螺測(cè)量空間相機(jī)的顫振信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理器對(duì)顫振信息進(jìn)行處理得到對(duì)應(yīng)的像面偏移，而后通過(guò)電荷移位補(bǔ)償技術(shù)對(duì)空間相機(jī)拍攝得到的圖像進(jìn)行補(bǔ)償以獲得穩(wěn)定的圖像，從而保證空間相機(jī)高分辨率的圖像輸出。
文檔編號(hào)G01C11/02GK102878984SQ20121034834
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者繆立軍, 胡慧珠, 陳驍杰, 徐之海, 劉承, 舒曉武 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)