画幅相机胶片负压展平的数值模拟

长焦距、大画幅、高分辨力胶片摄影相机要求在给定的摄影周期内快速、精密地将胶片展平在片台上。为了在设计中准确、高效地确定胶片负压展平系统的片台结构参数、真空泵参数及电磁阀参数等，本文给出了一种用数值计算对胶片负压展平过程进行计算机模拟的方法。经实践证明本方法是行之有效的。     

长焦距高空相机胶片展平系统的设计

胶片展平技术是长焦距高空摄影相机的关键技术.为取得高质量的相片,要求胶片在给定的摄影周期内快速、精准的展平和释放.针对焦距900mm,光学焦深0.06mm的高空相机,分析了几种胶片展平的方法的优缺点,叙述了气动胶片展平系统的组成和工作原理,展平板的设计,吸气速度的计算和真空泵的选择,给出了展平精度的公式,并进行了分析计算,介绍了测量真空度的实验方法和原理.通过实验和摄影任务验证了该系统结构可靠,展平精度小于0.011mm,可以在长焦距高空摄影相机中广泛运用.     

空间摄影相机的胶片负压展平系统

在大画幅、高分辨力的相机中,胶片展平是其关键技术之一.为了获得高的展平精度和像质,不仅要准确地实现胶片的吸附和释放,还要进行减震和降噪设计.本文介绍了一个较完善的胶片负压展平系统.提出了一种胶片负压展平精度的计算方法.分析了真空泵的极限真空度对胶片展平速度的影响.给出了胶片负压展平系统减振、降噪和排气净化的方法.     

遥感成像中的胶片展平

比较了几种胶片展平的方法,提出了在运用真空展平方法设计中应注意的振动和噪声问题,并给出了受力复杂的真空泵叶片的设计计算方法。     

一种航空画幅遥感相机调焦机构的设计

提出了一种用于解决某画幅相机离焦的调焦机构。通过几种调焦方案的对比,选择了一种适合于某型相机的调焦方案。采用调焦凸轮和直线导轨配合使用的方案,将凸轮的旋转运动转化成调焦镜的直线运动,实现了通过调整反射镜的位置来调整相机焦面和成像介质的相对位置,解决离焦问题。通过试验验证调焦镜在动态条件下的调焦精度,满足使用要求。     

拉伸机展平机构的设计与分析

对拉伸机展平机构的工作原理及结构进行分析。在此基础上设计出一款基于小滚架支撑的单滚展平机构,经过有限元分析,证明该展平机构所用大小辊子所受应力及产生的变形均能满足实际使用的要求。     

国外航空侦察相机的发展情况

航空侦察相机作为获取战时情报的重要工具,一直是国内外研究的重点.本文介绍了国外当前基于线阵CCD、面阵CCD以及红外传感器的先进航空侦察相机的基本情况和具体应用情况.从中总结了国外航空侦察相机的发展方向:航空相机将从可见光相机向双波段相机、多光谱、超光谱相机发展,集成先进的航空吊舱形成模块化、通用化的综合航空侦察系统.     

小型航空相机平台设计的稳定性提升策略

随着我国航空事业的快速发展，尤其是小型无人机的广泛应用，人们在获取地理信息时的技术手段方面也发生了日新月异的变化。目前我国在进行国家地理信息采集、灾情监测、特大型工程建设、地质考察的过程中，越来越多依靠航空遥感相机监控手段。在某些特殊环境下（如地震后的震区监控、建筑的建设是否符合规划等），使用小型航空相机进行作业，可以有效提高工作效率，避免人员在进行实地勘察。本文对小型航空相机平台设计进行了详细的研究，并对提高其稳定性提出了相应的见解。     

全景式航空相机的扫描角研究

扫描角是全景式航空相机工作的一个重要参数, 扫描角的大小与扫描起始角和目标倾斜角密切相关。本文分析了三者之间的关系,并且提出当前计算扫描角的方法很难用于工程之中。本文提出了一种根据目标倾斜角计算扫描起始角和扫描角的方法。本方法的主要特点是在满足重叠率的前提下,合理确定扫描起始角和扫描角,并且努力使得目标处于条带覆盖区域的中间,而且覆盖区域尽可能的宽。算法非常简单,容易在工程中实现。     

一种应用于航空相机的注释系统

航空相机注释系统需要安装在成像光路里,而光路里空间有限。该设计,在注释系统中选用了两块反射棱镜,使注释光路两次折反,从而使体积最大的注释器件可以安装在输片机外,胶片上方只占用了长29 mm,宽22 mm,高17.5 mm的空间,很好地解决了胶片直线方向上空间有限的问题。并且在实际拍照工作中,得到了注释信息清晰的相片。     

航空底片测试仪的恒张力数字控制系统研制

在航空底片测试仪的运动过程中,底片张力的变化对底片的位移和定位精度影响很大,从而导致测试结果的稳定性.在对测试仪传动机构的运动学和动力学分析的基础上,建立了全数字闭环控制模型.为了实现张力的实时采样和控制,采用数字信号处理技术(DSP)控制底片在运动过程中的张力,使张力趋于设定的最佳值.使得测试仪获取稳定的、真实的图像数据,为正确测评航空感光胶片成像质量提供了基础.实验结果表明底片平均移动速度最高可达到23m/min;张力设定范围是F_min=0N,F_max=30N;张力变化控制量为ΔF=±0.05N;重复定位精度为±10μm;满足了设计要求.     

基于光学自准直的航空相机自动调焦系统

分析了摄影环境的大气压力和温度的变化对航空相机离焦的影响,介绍了基于光学自准直的自动调焦系统的硬件电路原理和软件流程设计.基于光学自准直的检焦技术,选用两种图像清晰度评价函数,运用爬山搜索法采用变步长进行检焦控制,不仅有效地节省了检焦时图像处理的时间,而且提高了检焦的精度.通过引入高度和摄影角度数据,进行离焦量计算,通...     

凝视模式下的画幅相机两轴像移补偿

通过斜视画幅相机的几何模型,选择载机相关坐标系,建立了计算目标航迹速度到像面坐标系下像移速度的数学模型。通过坐标变换将航迹速度(目标在航迹坐标系下的速度)转换至机体坐标系下的速度矢量,最终至补偿坐标系下的运动矢量;计算视轴长度,得到了扫描镜补偿角速度。最后,阐述了像面旋转机构在像移补偿中的作用,并给出了具体位置角计算公式。提出的采用扫描镜和像面旋转机构相结合的方案实现了凝视工作模式下的画幅相机像移补偿,利用坐标变换计算出的相应量,可为将来画幅相机在该模式下的像移补偿工程应用提供必要的参考。     

航空相机扫描镜系统的线性近似模型辨识

为深入认识摩擦对航空相机扫描镜系统频率响应特性的影响,获得更准确描述该系统真实动态的模型,使用随机相位多正弦信号测量了扫描镜系统的频率响应特性并进行了线性近似参数模型辨识.首先,介绍扫描镜系统辨识的实验平台与激励信号选择.然后,使用奇-奇频率随机相位多正弦信号分别测量扫描镜系统在非激励频率处和激励频率处的输出对输入信号幅值的依赖,从而定量评估摩擦非线性的影响.最后,基于信号采样均值及噪声采样方差、协方差估计辨识了扫描镜系统线性近似参数模型.实验结果表明,扫描镜系统的摩擦非线性主要出现在奇频率处,高于噪声10dB;系统的频率响应特性依输入信号幅值不同而各异,在低于20 rad/s频率区该差别尤为显著.由于摩擦非线性影响,扫描镜系统需要使用3阶模型描述;与正弦扫描方法相比,基于多正弦信号激励获得的参数模型可更好地描述扫描镜系统真实动态特性.得到的结果为控制器的设计奠定了基础.     

双波段/双视场全景航空相机光学系统设计

为提高航空相机识别目标能力,设计了一种应用于全景式航空侦查相机的可见光/红外双视场成像光学系统,可见光光学系统焦距为200 mm/400 mm,相对孔径为1∶8.8,视场角为9.4°×7°/4.7°×3.5°。红外光学系统焦距为117 mm/234 mm,相对孔径为1∶4,视场角为9.4°×7.5°/4.7°×3.76°。该光学系统利用物像交换原则采用轴向移动变倍方式,设计结果表明,光学系统成像质量接近衍射极限,可以满足实际使用需求。     

应用Hough变换的炮射航空摄像机外参数估计方法

提出了一种基于Hough变换的航空摄像机外参数估计新方法。该方法使用共线条件方程描述摄像机成像关系,用图像与物方特征点之间的组合对外参数空间离散点进行投票,将得票最多的离散参数点确定为参数估计值。为解决共线条件方程的非线性以及外参数之间的相关性问题,采用迭代方式进行参数估计。与基于最小二乘原理的传统外参数估计方法不同,该方法不需要事先对图像与物方空间特征点进行配对,解决了传统最小二乘法的特征匹配难题,避免了最小二乘法对错误匹配的鲁棒性较差的缺点。分别使用仿真和真实航拍图像对算法的有效性进行了检验,结果表明:摄像机坐标估计误差小于15 m,姿态角误差小于1°。参数估计结果能够满足舰炮作战中对侦察摄像机外参数估计精度的要求。     

TDI CCD全景式航空相机的像移补偿误差分析

基于TDI CCD的航空相机通常工作于推扫方式,介绍了一种新型TDI CCD全景式航空相机.与相同CCD片数的推扫式相机相比,其优点是扩大了摄影视场,但同时带来摆扫方向上的像移.针对这一问题,提出了一种真角度像移补偿方法,并通过实验验证了真角度像移补偿的正确性.以型号为CT-F3的TDI CCD相机为例,对前向像移补偿误差进行了分析,提出系统的性能指标:TDI CCD积分时间精度应大于5‰,扫描反射镜补偿精度应大于1%.     

航空遥感相机Ronchi光栅自准直检焦模型分析与验证

为解决航空遥感相机检焦系统故障分析、元器件选型及提高检焦精度的问题,本文深入研究了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦法。首先,归纳总结了国内外航空相机常用的几种检焦方法,对比了每种检焦方法的优缺点。接着,重点介绍了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦系统的构成和工作原理,建立了数学模型,模拟了检焦系统在不同像面位置处的输出波形。然后,为衡量离焦程度,提出了离焦评价因子的概念,接着分析了光学系统的衍射效应和像差大小、Ronchi光栅的周期选择及检焦光源的能量分布这三种因素对检焦精度的影响,给出了Ronchi光栅周期的选择方法。最后,通过实验的方法对本文的仿真结果加以验证。实验结果表明:合焦波形的峰峰值占比0.82,对应0.05 mm步长下的平均检焦分辨力约为10%。     

航空相机像旋补偿双向控制中的内环补偿器设计

为解决航空相机摆扫成像过程中存在的像旋问题,采用四通道双向控制系统对像旋进行补偿。在系统中,基于鲁棒内环补偿器结构进行了内环补偿器设计。首先利用H∞混合灵敏度优化方法求解鲁棒内环补偿器中的鲁棒控制器,再结合参考模型确定系统的滤波器,进而得到系统化设计的内环补偿器。保证系统鲁棒稳定性的同时尽可能提高干扰抑制性能,进而在两者间折衷提高双向控制像旋补偿精度。实验结果显示,本方法能够有效抑制等效干扰的影响,提高消旋补偿的精度。动态扫描下位置补偿误差的最大值和均方根分别为(1.81×10~(-3))°、(5.224 74×10~(-4))°,与传统设计相比,补偿误差分别减小了41.99%、41.73%,提高了四通道双向控制系统的像旋补偿精度。     

航摄快门帘缝宽度的优化

介绍了航空侦察相机帘幕式快门的工作原理,分析了胶片感光特性曲线与分辨率的关系.从胶片感光特性曲线确定了使胶片获得高分辨率的最佳曝光量,并由感光材料的性能参数推导出最佳曝光量的表达式.最后,由快门有效曝光时间的表达式计算出能够获得最佳曝光量的快门帘缝宽度的表达式.对EK3412胶片进行了测绘,显影速度分别为10、15、20和25 frames/min时的最佳曝光量分别为0.073、0.098、0.116和0.136 lx·s.飞行实验验证,所获得的照片分辨率可以提高10%～20%,接近理论分辨率130 lpm.将曝光量控制在感光特性曲线直线段的中点,可以显著提高照片的分辨率,满足图像判读要求.