[发明专利]双面阵推扫立体测绘成像方法及成像系统

摘要

双面阵推扫立体测绘成像方法及成像系统，涉及一种成像系统，解决现有采用三线阵推扫成像，每行图像都需要对应的姿态参数，导致姿态测量速率低以及精度大大降低的问题，本发明所述的双面阵推扫立体测绘成像时每帧图像都满足中心投影规律，每幅图像只需要一组姿态参数，降低了对姿态更新率的要求；使用两片面阵成像器件实现大基高比推扫立体测绘成像，根据轨道高度和面阵传感器的像元尺寸设置行周期，根据行周期和面阵传感器的列数可获得最大帧周期，根据轨道高度和两面阵光学系统的夹角，计算出最佳的帧周期；同时对高分辨率的面阵成像器件的工作方式和两面阵光学系统的夹角进行了限定。

主权项

双面阵推扫立体测绘成像方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、计算面阵CCD图像传感器的行周期和帧周期：所述面阵CCD图像传感器的行周期t_H用公式表示一为：公式一、$t_H=\frac{\mathrm{GSD}}{V_N}=\frac{\mathrm{GSD}}{\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}}=\frac{\frac{b\×H}{f\×\cos a}}{\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}},$式中，V_N为星下点的平均速度，G为万有引力常数，M为地球质量，R为平均地球半径，H为飞行器平均离地高度；GSD为地面像元分辨率，b为面阵图像传感器的像元尺寸，a为双面阵光学系统夹角的一半，所述面阵CCD图像传感器的最大帧周期为：公式二、t_{frame_max}＝t_H×k，式中k为面阵CCD图像传感器的行数；步骤二、计算双面阵推扫立体测绘成像系统在沿轨推扫成像过程中，双面阵CCD图像传感器拍摄到相同区域的间隔时间：公式三、$t_{\mathrm{jiange}}=\frac{2\mathrm{tga}\×H}{V_N}=\frac{2\mathrm{tga}\×H}{\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}},$步骤三、根据步骤二获得的间隔时间，计算面阵CCD图像传感器的最佳帧周期，所述最佳帧周期用公式四表示为：公式四、$\frac{t_{\mathrm{jiange}}}{m}=\frac{2\mathrm{tga}\×H}{m\×\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}},$且所述公式四满足公式五、$\frac{t_{\mathrm{jiange}}}{m}\<t_{\mathrm{frame}\_\max }\≤\frac{t_{\mathrm{jiange}}}{m-1},$将公式一、公式二、公式三、公式四代入公式五，获得公式六：公式六、$\frac{2\mathrm{tga}\×H}{m\×\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}}\<\frac{\frac{b\×H\×k}{f\×\cos a}}{\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}}\≤\frac{2\mathrm{tga}\×H}{(m-1)\×\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}},$通过求解公式六，获得双面阵光学系统的夹角2a与面阵CCD图像传感器的像元尺寸b、行数k、焦距f的限定关系：$\frac{2\mathrm{tga}}{m}\<\frac{b\×k}{f\×\cos a}\≤\frac{2\mathrm{tga}}{m-1};$式中m为大于1的正整数，最终实现双面阵推扫立体测绘的成像。