[发明专利]敏捷卫星在轨图像质量调整方法及通用装置

说明书

本发明涉及一种敏捷卫星在轨图像质量调整方法及通用装置，属于敏捷卫星成像技术领域，该方法及通用装置通过在调焦区间内以一定步长对敏捷卫星载荷前端光学系统进行多次调焦，并利用评价函数确定最优焦面位置，实现对敏捷卫星在轨图像质量的自主调焦，在完成自主调焦后，再次获取调焦后图像，并计算偏流角，根据偏流角调整敏捷卫星载荷前端光学系统的像面，实现对敏捷卫星在轨图像质量的自主调偏流。本发明通过敏捷卫星平台稳定时刻的多次拍摄即可同时实现星上自主调焦与调偏流，利用图像计算方式更便捷的获取了最优焦面位置信息及偏流角信息，完成敏捷卫星在轨图像质量调整，避免了传统的复杂的调整方式，为高分辨率遥感图像的获取提供了保障。

技术领域

本发明涉及敏捷卫星成像技术领域，特别是涉及一种敏捷卫星在轨图像质量调整方法及通用装置。

背景技术

敏捷卫星在轨图像质量调整是保障航天光学遥感系统成像质量的关键步骤，主要涉及调焦与调偏流两个过程。在卫星发射升空过程中，振动、压强、温度等一系列因素直接造成了载荷光学系统的离焦问题；卫星在轨运行后，由于受卫星自身轨道运动及地球自转等因素影响，地面景物在成像系统焦平面的像同时存在垂轨向与延轨向像移，形成偏流角。离焦与偏流角的存在直接造成了成像系统像质的退化，影响高分辨率遥感图像的获取。因此，针对敏捷卫星在轨自主图像质量调整技术的研究十分重要。

目前在我国，敏捷卫星在轨图像质量调整的工作仍是复杂与繁琐的。针对图像质量调整中的自主调焦，通常先利用地面仿真的估计值进行预调节，在卫星入轨后，通过数据下传进行人工判断，通过经验多次调整后置于最佳状态，但这种方法过程繁琐，依赖人工干预，效率较低。针对图像质量调整中的自主调偏流，目前的方法主要为通过景物坐标到像面坐标间的多次坐标变换，计算当前卫星姿态轨道状态下的横纵像移与偏流角，通过偏流角的实时解算与调整实现像移补偿，但该过程模型十分复杂，效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对目前敏捷卫星在轨图像质量调整时的自主调焦和自主调偏流效率较低的问题，提供一种敏捷卫星在轨图像质量调整方法及通用装置。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种敏捷卫星在轨图像质量调整方法，该方法包括以下步骤：

根据地面标定的焦深位置确定调焦区间；

在所述调焦区间内以第一步长对敏捷卫星载荷前端光学系统进行至少三次调焦，并在每次调焦后获取具有重叠区域的图像，得到图像序列；

利用评价函数对所述图像序列进行像质评价，确定最优成像焦面位置区间；

判断所述最优成像焦面位置区间是否大于预设调焦精度阈值，若是，则调整所述第一步长至第二步长，且所述第二步长小于所述第一步长，并在所述调焦区间内以所述第二步长对所述敏捷卫星载荷前端光学系统进行至少三次调焦，直至所述最优成像焦面位置区间小于或者等于所述预设调焦精度阈值；

确定所述最优成像焦面位置区间内所述评价函数的最大值所对应的焦面为最优焦面位置，并将所述敏捷卫星载荷前端光学系统的像面调整至所述最优焦面位置；

获取所述敏捷卫星载荷前端光学系统连续拍摄的至少两幅具有重叠区域的调焦后图像，得到调焦后图像序列；

利用图像配准法计算所述调焦后图像序列的第一失配信息，所述第一失配信息包括第一垂轨向失配量和第一延轨向失配量；

计算敏捷卫星轨道运动造成的第二失配信息，所述第二失配信息包括第二垂轨向失配量和第二延轨向失配量；