航天三线阵光学遥感成像运动模糊建模与分析

为了提高立体摄影测量的精度,对航天三线阵光学遥感成像的运动模糊模型进行推导和分析。根据引起运动模糊的方式,将三线阵光学遥感成像运动模糊分为前向运动模糊和姿态运动模糊。利用坐标系旋转来研究三线阵相机曝光瞬间前向飞行和姿态变化对运动模糊的影响,对俯仰、滚转和偏航姿态运动引起的模糊分别进行建模。仿真实验表明:(1)曝光瞬间航天三线阵遥感成像运动模糊是空间变化的,俯仰和滚转比偏航运动对三线阵相机的影响更严重;(2)对于直视线阵CCD而言,偏航引起的运动模糊可以忽略不计,但是对前视和后视线阵CCD的影响不能忽略;(3)航天三线阵相机的前视和后视线阵CCD比直视线阵CCD更容易受到航天器姿态运动的影响。     

三线阵测绘相机交会角在轨监测可行性分析

卫星发射和在轨运行期间,三线阵测绘相机交会角受环境影响会发生变化,从而制约了测绘精度。与现有通过地面控制点反算补偿的方法相比,三线阵测绘相机交会角在轨监测是以上问题实时直接的解决方案,也是无地面控制点摄影测量的关键技术。但其理论上涉及多达36个自由度变化,难以直接实现。为此建立了包含全部自由度变化的测绘相机整体数学模型,推导出完整的相机交会角表达式。进一步基于对各参量影响程度的分析完成了自由度约简,得到简化的相机交会角表达式,并通过仿真验证了简化的合理性,各自由度参量在[0,200μm/(″)]变化范围内,简化误差小于0.05″。分析结果表明:只要重点监测5个关键自由度变化就可以实现三线阵测绘相机交会角的监测,从而大幅降低了系统的复杂程度并使在轨监测成为可能。     

三线阵立体测绘卫星LMCCD相机的实现

为了降低对卫星姿态稳定度的要求,对全球以及月球、火星等外星球进行无控制摄影测量与制图,在卫星摄影测量中引入LMCCD相机的概念。实现用于立体测绘的LMCCD相机,需要满足技术指标要求的光学镜头、LMCCD像面、调焦机构以及内方位元素。本文根据LMCCD相机的实现条件,对LMCCD探测器的配置、LMCCD像面结构与拼接以及光学镜头、调焦机构进行了详细设计,并对LMCCD相机的内方位元素进行了分析计算。     

月球轨道器光学线阵相机成像仿真方法与实现

月球影像图获取和形貌测绘是探月任务的首要目标,是后续探测任务的重要基础.为对月球轨道器和相机参数进行验证,本文对月球轨道器光学线阵相机成像进行仿真:首先模拟卫星轨道和姿态,基于共线方程建立严密的相机几何成像模型;结合月球DEM和正射影像资料,研究并实现了月球轨道器相机成像仿真算法,迭代求解月面投影点坐标,用双线性内插法...     

两线阵立体测绘CCD相机光学系统设计

为使嫦娥二号卫星CCD立体相机在100km高度的圆轨上能够获取地元分辨率力为7m的图像,设计了一种两线阵立体测绘CCD相机光学系统。介绍了两线阵立体测绘相机的工作原理。根据卫星总体的指标要求,对光学系统的主要参数进行了详细计算,确定系统的焦距为144.4mm,视场角为42°,相对孔径为F/9,光谱范围为450～520nm。光学系统采用6组7片型消畸变复杂化的双高斯结构形式,在50lp/mm奈奎斯特空间频率下平均调制传递函数为0.67。给出了嫦娥二号卫星CCD立体相机在100km高度的首轨图像和极区图像,图像清晰、层次丰富,表明该光学系统能满足任务要求。     

稳定平台对机载线阵相机成像质量的影响

在线阵传感器的航空摄影过程 中,飞机姿态变化会对成像造成影响,导致成像模糊。因 此根据航空投影的坐标变换方程,采用Monte Carlo算 法分析了曝光时间、稳定平台位置补偿残差以及角速度补偿残 差等参数对线阵相机成像质量的影响。结果表明,高性 能机载线阵相机必须配备高性能稳定平台;同时,灵敏度 高、曝光积分时间短的线阵探测器对于成像质量的提升 具有重要意义。     

振动对航空相机成像质量影响的分析

文章分析了振动因素对航空相机成像质量的影响,建立了光学影像降低与振动的关系式,并结合工程实际进行了量化分析,提出了进行减震设计的基本思路。     

多谱段相机红外光学系统杂散辐射分析

杂散辐射是影响多谱段红外相机成像性能的主要因素。为了确保系统在各种工作状况下正常运行,需要分析并抑制相机光学系统中的杂散辐射。在详细分析了其红外光学系统中杂散辐射主要来源的基础上,针对系统特殊的光机结构,在杂光分析软件中建立光机系统模型;围绕遮光罩选取了8个太阳方位、16个离轴角进行光线追迹,得到太阳杂光在像面上产生的辐照度,据此来评价系统杂散辐射水平;同时分析了指向镜滚动轴和俯仰轴在两个方位内的转动以及地球大气杂散辐射对像面辐照度的影响。最后,对于影响严重的杂散辐射,进行了有效的抑制措施。结果表明,可以忽略地球大气的杂散辐射,当太阳杂光入射角大于58时,系统能满足对像面辐照度的技术要求,多谱段相机红外光学系统可在此范围内正常工作。     

空间可见光相机的杂散光分析与抑制

当空间可见光相机对地物目标进行成像时,视场内外的辐射会引起像面上产生杂散辐射,从而降低相机的成像质量,严重时可能会造成相机无法正常工作。为了提高相机的成像性能,介绍了可见光系统中杂散光的产生机理及其抑制措施,建立了相机的光机模型,分析了系统的杂散光,改进了遮光系统的设计。利用建立的杂光系数测量装置测量了相机镜头的杂光系数,并验证了建模分析结果。     

同轴偏视场共孔径面阵成像光学系统设计

随着对空间信息获取能力的要求不断提高,使得高分辨率动态遥感成为空间光学领域一个新的研究热点。偏视场同轴三反光学系统具有长焦距、体积小、轻量化程度和成像质量高等特点,能够满足低轨视频卫星高分辨率、多谱段、多功能性和低成本的要求,因此在高分辨率动态遥感领域有着广泛的应用前景。以高斯光学和三反射消像差理论为基础,设计了可见光面阵成像、近红外和中红外线阵推扫成像的共孔径光学系统。可见光系统焦距4.1 m,近红外系统焦距2.6 m,中红外系统焦距1.85 m,三者孔径均为520 mm,视场均为0.60.6,成像质均接近衍射极限,成像质量良好。系统总长小于f'visible/3.7,且系统的加工和装配公差较为宽松,易于实现。     

多角度偏振成像仪杂散光仿真分析

杂散光仿真分析是保证多角度偏振成像仪获取高精度偏振辐射数据的关键手段之一。根据仪器光学系统的自身特点,分析了杂散光的主要来源。针对采用点源透过率法难以适用于大视场光学系统杂散光分析的问题,介绍了基于黑斑法原理进行杂散光仿真分析的方法。借助杂散光分析软件LightTools,建立仪器的三维几何模型及光学属性,采用选定视场点反向光线追迹的方法仿真分析得到光机系统的视场外和视场内杂散光系数。分析结果表明,杂散光主要来源于成像视场范围内,且中心视场受到的杂散光影响最大,杂散光系数为3.27%,达到了设计指标要求。此外,采用近轴光线和实际光线正向追迹,模拟得到局部杂光和全局杂光的能量分布,为后期的图像杂散光校正研究提供了理论依据与指导。     

风云二号辐射计的红外杂散光抑制研究

风云二号卫星云图显示扫描辐射计存在红外杂散辐射,因此需要对光学系统作进一步改进以减少杂散辐射。利用TracePro软件对该系统的红外杂散辐射的形成机理和入侵途径进行了仿真和分析。基于分析结果对该光学系统的红外杂散辐射提出了几项有效抑制措施,并通过计算系统的点源透过率(Point Source Transmittance,PST)函数对这些改进措施进行了评价。     

可见光CCD摄像机高灵敏度设计

由于CCD摄像机具有灵敏度高、体积小等特点,其应用领域日益广泛.介绍了一种可见光CCD摄像机的设计,就如何保证高灵敏度和降低噪声进行了探讨.     

可见光光学系统杂散光抑制

以光电跟踪测量系统可见光镜头为例,通过对镜头进行仿真分析,寻找杂散光斑形成原因,然后进行杂散光抑制设计,并与实际测试结果对比,验证软件分析方法的可靠性。对光学系统建立软件分析模型,确定一次散射路径,对2°~3°内各离轴角分别进行杂散光分析,找出主要杂散光源。与实际光学系统测试结果对比,以确定分析的正确性。仿真分析结果表明:离轴角在2.20°~2.65°之间,杂散光在像面中心形成明显杂散光斑,点源透过率(PST)为2.92×10-4。最后通过修改结构,消除杂散光斑,PST降为3.53×10-5。软件分析得到镜头的杂散光斑及其来源,与实际测试结果一致,验证了软件分析方法的正确性与准确性。     

一种多功能数字可见光CCD相机的设计

介绍了一种多功能数字可见光CCD相机的整体设计过程,并给出了原理框图,详细说明了相机的外同步、电子快门、自动增益、疵点探测和补偿,以及伽玛校正等功能.     

地球同步轨道空间相机的可见光通道地球反照杂散光研究

地球同步轨道空间相机的观测视场受到杂散光的严重影响,因此需要对其进行定量化分析。针对该相机的可见光通道,对地球反照杂散光进行了研究。采用等效面源积分法计算了可见光通道观测6.5等星时的信杂比,并将其与实验室及在轨实测数据进行了对比(平均误差小于15%)。结果表明,仿真计算的精度较高。     

图像采集与处理在摄像头寻迹小车上的应用

为实现摄像头寻迹小车能在不同赛道中自动、稳定地运行,设计了一种以面阵CCD摄像头作为图像传感器,以MC9S12XS128作为主处理器,利用LM1881将视频信号进行分离处理,并通过TLC5510高速A/D将模拟视频信号进行采集和量化的图像采集与处理系统。在图像预处理中,采用改进的中值滤波算法对图像进行滤波,利用直方图求出动态阀值将图像二值化。此外,在黑线提取中根据不同边线的特点应用了不同的插值算法。实验结果证明,该算法在赛道图像处理中具有良好的鲁棒性、可靠性和实时性,且小车能快速稳定的运行。     

用图像采集卡实现CCD摄像机信噪比测试的方法

介绍了用高精度图像采集卡实现CCD摄像机信噪比测试的方法,并对CCD摄像机视频信号噪声提取方法进行了研究,提出了基于视频帧内噪声均方根值信噪比的改进算法,采用该算法设计的测试系统经实验证明测量结果准确度高。     

户外直接测试太阳杂散光对相机影响的一种新方法

介绍了一种在户外直接测试太阳杂散光对相机影响的新方法。采用该方法时测试的点源透过率量级可达10-5,而且其造价远低于实验室的点源透过率测试设备,适用于大口径光学系统的杂散光测试。该杂散光测试设备包括顶部可开口的厂房、百叶窗、可调角度工装、挡板、机械手臂及待测相机。把待测相机放置在角度可调的工装上,在遮光罩口上安装百叶窗。测试时,太阳光直射进入相机,通过相机探测器的响应值直接评价太阳杂散光对相机的影响水平及分布。