航空数字相机硬件式像移补偿方法研究

摘要

近年来，我国的科技工作者在航空遥感系统尤其是航空数字相机的应用方面开展了许多研究，对促进我国军事、经济、民生等领域的快速发展发挥了重要作用。但是，航空摄影中普遍存在像移问题，像移的存在很大程度上影响了航空数字相机的成像质量，一定程度上制约了我国航空遥感系统的发展。像移补偿是解决像移问题的有效途径，需要利用机械、电子、光学或软件等多种手段消除或减少像移。多年来，国内外在像移补偿方面已经开展了广泛的研究。本文针对科研项目中采用的两种不同航空数字相机系统的特点，分别研究了两种硬件式补偿方法，并开展了相关的测试试验。主要做了以下方面的工作：
　　第一，研究像移补偿原理。研究和总结了国内外航空数字相机系统的特点、发展趋势及像移补偿研究现状，分析了在航空拍摄过程中像移的产生机理及像移补偿原理，为进行像移补偿奠定了理论基础。
　　第二，研究摆动式补偿方法。针对CCD(Charge-coupled Device,电荷耦合器件)成像器件与成像镜头固定连接的航空数字相机，在分析这类航空数字相机的特点及像移产生机理的基础上,提出了摆动式补偿方法。该方法通过控制相机整体向后摆动来进行补偿。构建了航空数字相机的室内仿真试验台，进行了像移补偿试验。最后将该硬件补偿结果与软件补偿方法结果进行了对比，结果表明该方法是可行的。
　　第三，研究后推式补偿方法。针对CCD成像器件与成像镜头之间可以进行相对运动的航空数字相机，在分析其特点及像移产生机理的基础上，提出了后推式补偿方法。该方法通过单独控制相机镜头反向运动来进行像移补偿。搭建了室内仿真试验台，进行了相关试验。最后比较了该补偿方法与软件补偿方法的结果，比较结果表明方法是可行的。
　　第四，构建机载像移补偿装置。以摆动式补偿方法为例，搭建了一个航空飞行像移补偿装置。以Visual Studio为平台，开发了可视化操作控制系统，该系统可以控制像移补偿装置实现摆动式的像移补偿。使用该装置进行了航空飞行实验，实验结果表明，摆动式像移补偿方法是有效可行的。

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第一章绪论

§1.1研究背景和意义

§1.2航空遥感概述

§1.3航空数字相机系统的国内外发展现状

§1.4航空数字相机像移补偿的研究现状

§1.5本文的主要研究内容与总体框架

第二章航空数字相机系统及像移补偿原理

§2.1航空数字相机系统

§2.2多模态航空数字相机系统

§2.3航空数字相机像移产生机理

§2.4常用像移补偿方法及原理

§2.5图像质量评价

§2.6本章小结

第三章摆动式像移补偿方法

§3.1摆动式像移补偿原理

§3.2摆动式像移补偿参数计算

§3.3摆动式像移补偿方案设计

§3.4摆动式补偿与软件补偿方法对比

§3.5质量评价

§3.6本章小结

第四章后推式像移补偿方法

§4.1后推式像移补偿设计

§4.2后推式补偿方法成像试验

§4.3后推式补偿与软件补偿方法对比

§4.4质量评价

§4.5本章小结

第五章摆动式像移补偿方法在航飞实验中应用

§5.1航空飞行实验概述

§5.2微米促动器控制程序

§5.3摆动式像移补偿飞行实验

§5.4实际飞行实验采集图像

§5.5本章小结

第六章总结与展望

§6.1本文主要工作内容

§6.2课题展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果

附录