45°旋转扫描反射镜有很多的优点但是扫描效率偏低，采用这种扫描方式要解决此问题。方案有两种,一就是提高系统的扫描效率；另外是采用多元并扫的方式。采用N元并扫可以提高系统信噪比倍〔"系统的扫描效率的提高是有一定限制的,而采用多元并扫是提高扫描效率的关键〕。 45°镜在扫描过程中会产生像面旋转现象牙科涡轮机,如不采取措施而直接采用该扫描方式会造成轴外视场随扫描角的变化而旋转,从而无法配准视场。所以采用45"镜扫描的方式就限制了多元线列或面阵探测器在仪器中的使用,从而使得系统的探测灵敏度无法通过采用多元探测器的方法来获得提高。因此,有效解决45"镜扫描过程中的像旋问题是解决采用45°镜多元并扫扫描方式的关键。
像旋产生的原因主要在于当45°镜旋转扫描时,列阵探测器“看到”的是地面物体的像随之旋转,而探测器没有随之转动,从而像与探测器焦面产生了相对旋转,因此一个简单的方法就是使探测器跟踪物体的像而同步旋转。只要保证探测器和45°镜绕光轴的转动方向相同且严格保持同步,就能在任意时刻保证系统的像在焦平面上的方向始终不变,从而消除像旋。
ihu
目前国内常用的机械校正的方法来消除系统的像旋问题。机械消旋包括探测器旋转消像旋法、道威棱镜消像旋法和K镜消像旋法。探测器旋转消像旋法会给系统的设计带来一系列的问题,如这无疑会增大系统的体积,机械设计复杂,系统装校也比较困难,往往使星载仪器难以使用辐射制冷的方式,另外探测器的转动与扫描镜的转动也较难同步,探测器电路的旋转会对系统特别会对于系统的前放电路产生电磁干扰等。道威棱镜的折射作用会引起系统光学效率的下降,而且很难到可以覆盖从可见到热红外棱镜材料,棱镜材料无疑会对某些特征波段的光谱产生吸收,而且,棱镜的散作用会影响系统的像质"K镜消像旋法也许多不足之处:先由于K镜的存在,系统体积会增大,同时系统光学效率也会降低,其次由于增加了扫描部件,系统的可靠性将会受到较大影响。
混合罐
通过软件校正45"镜产生的像旋转逐渐受到人们的重视。而软件消旋法可以有效简化系统的光路结构,降低光学系统设计的复杂性,减小系统的体积,增加系统的可靠性,特别适合于瞬时视场较小、体积要求严格的系统。软件校正必须解决两个问题,第一,扫描轨迹;第二,各波段之间的配准情况。因此,只有深入研究450镜多元探测器并扫成像特性!扫描轨迹及配准情况,才能为软件校正450镜像旋!多波段配准提供必要的理论依据。
45°镜扫描系统对探测元接收到的地面辐射量没有改变,但是由于45°镜像旋的存在,它会引起
地面采样点位置的改变以及引起的扫描速度的变化所造成的地面采样分辨率的变化。45°镜多元并扫系统扫描所得图像会产生像旋畸变,要对图像进行良好的校正,需要建立像旋图像与正常图像之间的关系,而这种关系是由扫描系统的扫描轨迹所决定的,因此应当对45"镜加多元探测器的地面扫描轨迹做必要的分析。
由于45"镜的诸多优点,很多仪器中都采用这一扫描方式,但由于它的扫描特性限制了多元探测器在系统中的应用,从而使得系统的信噪比很难通过使用多元探测器并扫这种简单的方法而得到较大的提高,因此对像旋进行良好的校正对于设计优质的遥感成像系统有着重要的意义。关于像旋的校正问题,历史上也出现过很多种方法,主要有探测器旋转消旋、道威棱镜消旋!K镜消旋等方法等,所有这些都可以归结为光机消旋法。
光机消旋方法
牧一征
光机消像旋方法主要是采用光学旋转机构来改变光线的方向,使得光学系统像面相对于探测器不旋转,从而达到消除像旋转的目的"
探测器旋转消旋法
探测器(红外探测器还有制冷系统)绕光轴跟踪45/镜同步转动会给系统的设计带来一系列的问题,如增大系统的体积,机械设计复杂,系统装校也比较困难,往往使星载仪器难以使用辐射制冷的方式,另外探测器的转动与扫描镜的转动也较难同步,探测器电路的旋转会对系统特别会对于系统的前放电路产生电磁干扰等。因此,这一方案往往很难在星载仪器上使用。
二维力传感器道威棱镜消旋法
道威棱镜消像旋的原理类似于周视仪,主要用途是作为像旋转器,图4一1一1"当棱镜旋转时,经过棱镜后像的旋转角为棱镜旋转角的两倍"在光学系统中采用道威棱镜和45"镜相配合,当道威棱镜和45"镜绕同一转轴作同向转动且转速始终为45"镜转速的一半时,系统不发生像旋转,这就很好的消除了采用450镜扫描的系统的像面旋转问题,但实际应用中,道威棱镜的折射作用会引起系统光学效率的下降,而且很难到可以覆盖从可见到热红外的棱镜材料,一般的棱镜材料无疑会对某些特征波段的光谱产生吸收,而且,棱镜的散作用会影响统的像质,出于以上原因的考虑,实际应用中很少采用该方法"
K镜消像旋法
K镜消旋法类似于道威棱镜消旋法,只是采用反射镜代替道威棱镜,如图4一1一2
所示,K镜由三个反射面组成,底面的反射面与其它两个反射面所成角度为600,入射
光线经三次反射后,方向保持不变"这样的反射光路的作用等同于道威棱镜折射光路,
这样当K镜和45/镜绕同一转轴作同向转动且转速始终为450镜转速的一半时,系统像
旋转被消除"与道威棱镜消像旋法相比,K镜不存在由于棱镜的折射作用而带来的光谱
吸收等问题,是一种很好的像旋校正方法,但是该方法仍存在着许多不足之处:首先
由于K镜的存在,系统体积会增大,同时系统光学效率也会降低,其次由于增加了扫
描部件,系统的可靠性将会受到较大影响,再次K镜的同轴性配准较难,在系统瞬时
视场较小的情况下,光学系统很难配准,这些因素往往会影响该方法在实际中应用,
特别是在体积要求严格!瞬时视场较小的小卫星有效载荷中的其应用将会受到极大的
限制"
.42软件消像旋方法
所谓软件消像旋方法就是在系统成像时不采取任何措施,地物目标经系统采样后
获得像旋图像,然后采用软件算法将其校正的方法"软件消旋可以采用星上实时处理
的方法来实现也可以采用地面校正的方法来实现"
与光机校正方法相比,软件校正方法不需要在光路中插入任何光学元件,实现简
单,不存在增加扫描部件带来的可靠性问题"
从本质上讲,图像的软件校正方法可以归结为图像几何校正和数字图像处理的范
畴,因此图像的软件校正可以同几何校正结合在一起实现,在ADEOS星的OCTS传
感器中就采用了图像的像旋校正与几何校正一起实现的方法"软件校正方法的前提是
不存在漏扫现象,传感器获取的地面目标信息不丢失"
像旋图像的儿何校正包括两个方面的内容:一是图像空间像元位置的变换;二是
变换后的标准图像空间的各像元亮度值的计算"因此,像旋的几何校正过程也就分为
两步:第一步是先进行空间变换,即在几何位置上进行校正;第二步是取得变换后图
像各像元的亮度值"根据原始畸变空间与校正后的标准空间的转换方式和校正后标准
空间像元亮度值的获得方式的不同,可将几何校正分为直接成像法和重采样成像法"
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议