[实用新型]可自稳及自校正运动畸变的CCD测绘相机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种CCD测绘相机，尤其涉及一种可自稳及自校正运动畸变的CCD测绘相机。

背景技术

CCD测绘相机现已广泛应用于航天航空领域，它以卫星为平台，对地球表面进行摄影，获取影像信息，经摄影测量处理，精确测定地球表面的地貌、地物(目标)的形状、大小和空间位置。CCD传输型测绘相机的图像产品可用在军事侦察、农业、环境监测、地图测绘、城市与区域规划、油气开发、通信、防灾、汽车导航和房地产销售等众多领域。空间测绘和摄影由于不受地域和国界的限制，具有非常显著的军事意义。航天测绘相机提供的地图测绘数据与目标情报数据，都是军队战斗力的重要保障条件。

CCD传输型测绘相机在国际上是20世纪80年代发展起来的。随着光电子元件技术的飞跃发展，以线阵CCD器件为探测器的传输型卫星成为当前发展的重点方向。众所周知，卫星不规则运动之一是姿态慢速摆动。CCD测绘相机对卫星姿态的稳定度具有很高要求，尤其是在高分辨率CCD测绘相机中，因像元尺寸减小、焦距加长，对卫星姿态的稳定度要求更加苛刻。传统的CCD测绘相机自身都不具备“自稳及自校正”因卫星姿态摆动造成的图象畸变功能，对于地元分辨率要求不高的图像影响不是很大，但要获得高的地元分辨率图像则具有很大局限性。因此，需要设计卫星的精密定姿装备。现在，主要应用星敏感器定姿和INS测量姿态技术，但它们也有明显的缺点。星敏感器定姿会造成额外的系统误差，主要表现在：①星敏感器的测量误差。②星敏感器的安装误差，该误差为系统误差。③轨道参数误差。同时还具有结构复杂、成本高、要防止太阳干扰、星识别复杂、确定初始姿态，需要第二姿态确定系统的缺点。而INS测量姿态技术的缺点为陀螺易于漂移、有高速旋转部件、易磨损、功率大、质量大。

传输型测绘相机通常使用线阵CCD器件作为成像器件，按照CCD组合方式的不同和摄影测量原理的不同，大致可以分为三种类型：

第一种是单线阵CCD航天摄影测量相机。这种相机主要通过卫星或相机的前后或左右侧摆形成倾斜摄影，获得立体影像实现测绘的目的。

第二种是双线阵CCD摄影测量相机，由安装在航天飞行器内的两个具有一定交会角的线阵CCD构成。这种相机80年代初由美国提出，是将两台CCD相机以一定交会角安装，这样无需侧摆就能够获得立体像对。但这种方案对卫星姿态稳定度要求太高(10^-6°/S)，因此至今也没有实施。

第三种是三线阵CCD相机。这种相机安装有一定交会角的前视、后视和正视三个线阵CCD，相机沿卫星飞行方向安装。这种相机能够从摄影图像中重构外方位元素，而且对卫星姿态稳定度的要求比双线阵CCD相机要低，是当前传输型测绘相机的重点发展方向。

然而，虽然第一类和第三类对卫星姿态稳定度的要求没有第二类高，但是卫星姿态稳定度对CCD测绘相机的成像质量还是有很大影响，卫星的抖动不可避免的会导致图像的扭曲。在国内现有的卫星平台基础上，对1×10^-4°/s的稳定性指标仍然有一定难度。因此为解决此矛盾，还必须采取新的方法。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可实现高精度检测、可恢复扭曲图像、可对图像可进行校正、结构简单以及成本低的可自稳及自校正运动畸变的CCD测绘相机。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种可自稳及自校正运动畸变的CCD测绘相机，包括CCD测绘相机，CCD测绘相机的焦面组件是由相邻两片CCD视场拼接而成，其特殊之处在于：所述拼接点重叠的像元数是20～1000。

上述相邻两个CCD测绘相机的间隔是30～50mm。

上述相邻两个CCD测绘相机在拼接时，垂直线阵方向位置偏差应小于1/5像元，沿线阵方向重叠偏差应小于1/5像元，共面误差应小于10μm。

本实用新型的优点是：

1、可实现高精度检测和可恢复扭曲图像。本实用新型由于对CCD相机焦面组件采用了特殊的CCD视场拼接方式，并通过“伪逆”算法进行推算，可以很好的分析并得到与像元分辨率同步实现卫星姿态(慢速摆动，或叫颤振)的高精度检测和图像扭曲恢复，在同等条件下，对于一个角分辨率为0.5角秒的系统来说，其检测精度可以达到0.05角秒。