飞行器姿态对CMOS航空相机成像的影响

摘要

为了消除CMOS航空相机高速成像时存在的卷帘快门(RS)效应对成像质量的影响,建立了在任意姿态角下计算CMOS相机RS效应的数学模型.通过分析CMOS成像原理,利用坐标变换法求得像面上任意像素点的速度.在分析卷帘快门原理的基础上推导出了RS效应的解析式.利用蒙特卡洛统计方法分析模型精度,对模型关键参数进行了仿真实验,并讨论了帧间延迟和姿态角对RS效应的影响.实验结果显示:在高度测量误差小于0.09 km,速度测量误差小于0.3 km/h,姿态角测量误差小于0.02°时,该模型的精度在1/3个像元以内.得到的结果证明了本文模型的有效性.该模型可作为定量分析大面阵CMOS相机RS效应的理论依据,对CMOS传感器在航空相机领域的应用有指导作用.