本發(fā)明涉及光學(xué)遙感成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光學(xué)遙感衛(wèi)星的發(fā)展趨勢是大幅寬、高分辨率?，F(xiàn)有衛(wèi)星成像系統(tǒng)通過成像相機擺動實現(xiàn)拍攝幅寬，所以現(xiàn)有衛(wèi)星成像系統(tǒng)的分辨率和幅寬是兩個很難兼顧的指標(biāo)，高分辨率大幅寬成像要求大口徑大視場相機與超大規(guī)模探測器配合，極大的增加了載荷設(shè)計難度，不利于衛(wèi)星的成本控制與輕小型化。本發(fā)明提出方案的主要優(yōu)勢是避免了使用超大規(guī)模探測器，并降低了大視場相機的設(shè)計難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有衛(wèi)星成像系統(tǒng)很難兼顧分辨率和幅寬兩個指標(biāo)，為解決所述問題，本發(fā)明提供基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)包括：衛(wèi)星、成像相機，所述成像相機視軸與衛(wèi)星對地軸夾角大于0°，成像過程中相機繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)。

進一步，還包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)一端與衛(wèi)星連接，另外一端與成像相機連接；成像過程中，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與成像相機相對固定，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)繞衛(wèi)星對地軸轉(zhuǎn)動。

進一步，成像相機固定于衛(wèi)星，成像過程中衛(wèi)星與成像相機相對固定，衛(wèi)星繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)。

進一步，采用單個成像相機，成像相機視軸相對于衛(wèi)星對地軸的傾斜角度為：成像相機繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)速度不小于單位為rad/s，成像相機的幀頻為a為單個成像相機對星下點一次成像的幅面沿穿軌方向長度，b為單個相機對星下點一次成像的幅面沿軌方向長度,r為地球半徑，h為衛(wèi)星軌道高度，v為衛(wèi)星的飛行速度,l為要求的成像幅寬。

進一步，所述成像相機為面陣相機。

進一步，所述成像相機包括相對于衛(wèi)星對地軸對稱步驟的第一成像相機和第二成像相機，所述第一成像相機和第二成像相機相對于衛(wèi)星對地軸的夾角均為：成像相機繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)速度不小于單位為rad/s，成像相機的幀頻為a為單個成像相機對星下點一次成像的幅面沿穿軌方向長度，b為單個相機對星下點一次成像的幅面沿軌方向長度,r為地球半徑，h為衛(wèi)星軌道高度，v為衛(wèi)星的飛行速度,l為要求的成像幅寬。

本發(fā)明的優(yōu)點包括：

本發(fā)明提供的方案在衛(wèi)星運動過程中，成像相機繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)并拍攝，形成環(huán)形拍攝帶，調(diào)整衛(wèi)星運動的線速度和成像相機旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系，可以滿足衛(wèi)星運動過程中覆蓋的區(qū)域全拍攝，從而兼顧幅寬與分辨率，并且對成像相機無特別要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例提供的基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)的相機安裝偏轉(zhuǎn)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實施例提供的基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施例方式

下文中，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的精神和實質(zhì)作進一步闡述。

本發(fā)明實施例提供的基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)包括：衛(wèi)星、成像相機，所述成像相機視軸與衛(wèi)星對地軸夾角大于0°，成像過程中相機繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)。所述成像相機可以直接連接于衛(wèi)星平臺，衛(wèi)星在行進中同時繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)，帶動相機繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)；也可以是衛(wèi)星與成像相機之間安裝有旋轉(zhuǎn)裝置。

衛(wèi)星在軌運行時，成像相機開機對地成像，過程中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)360度旋轉(zhuǎn)，成像相機對地拍攝得到圓環(huán)形區(qū)域。通過衛(wèi)星前向飛行，相機成像的新圓環(huán)形成像區(qū)域與之前成像得到的圓環(huán)形區(qū)域有一定的重疊，以保證對成像區(qū)域內(nèi)的無縫覆蓋。申請人通過限定衛(wèi)星行進中線速度和成像相機的安裝參數(shù)以及旋轉(zhuǎn)參數(shù)，實現(xiàn)衛(wèi)星行進過程中，成像相機對所述環(huán)形拍攝帶直徑所限定的區(qū)域拍攝；從而提高拍攝幅寬，并且對相機口徑無額外要求，即兼顧了幅寬和分辨率。

第一實施例

如圖1所示，本實施例中，采用一個成像相機，成像相機直接連接于衛(wèi)星平臺，衛(wèi)星平臺連接帆板。單個相機對星下點一次成像的幅面大小為a×b(穿軌方向長度×沿軌方向長度),地球半徑為r，衛(wèi)星軌道高度為h，衛(wèi)星的飛行速度為v,為了實現(xiàn)幅寬為l的大幅寬觀測需求，需要將相機視軸與衛(wèi)星對地軸的傾斜角度為：

為了保證成像覆蓋區(qū)域無遺漏，要求成像相機旋轉(zhuǎn)一圈，衛(wèi)星的前進距離不能大于b，因為僅使用一個相機進行旋轉(zhuǎn)成像，則成像相機視軸繞衛(wèi)星對地軸旋轉(zhuǎn)速度不能小于單位為rad/s，若使用n個相機均勻分布實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)成像，則衛(wèi)星平臺或旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度為若保證相鄰兩次成像有50％的重合，以便于后期的圖像處理，則相機的幀頻

第二實施例

如圖2所示，所述成像相機包括第一相機1和第二相機2，所述成像相機為面陣相機。當(dāng)使用兩個相機時，兩個相機對稱安裝，相機視軸所在平面與衛(wèi)星的對地軸平行，相機視軸與衛(wèi)星對地軸的夾角均為

在本發(fā)明的其他實施例中，還可以根據(jù)應(yīng)用需求對成像相機的數(shù)量及安裝參數(shù)做適應(yīng)性的修改，成像相機可以設(shè)為對稱的兩個相機、呈等邊三角形分布的三個相機、非均勻的向同一方向偏轉(zhuǎn)的幾個相機等等，其核心即是相機視軸與星體對地軸成一定角度安裝，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)360度旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)環(huán)形或扇形區(qū)域覆蓋，通過衛(wèi)星的飛行實現(xiàn)沿軌方向的全覆蓋。即要調(diào)整衛(wèi)星運行速度與成像相機安裝參數(shù)及運動參數(shù)的關(guān)系，使得成像相機的各個環(huán)形拍攝區(qū)域重合區(qū)域足夠大，滿足對星下拍攝區(qū)域完全覆蓋的需求，同時優(yōu)化調(diào)整衛(wèi)星運行速度與成像相機安裝參數(shù)及運動參數(shù)的關(guān)系，避免重復(fù)過大，增加數(shù)據(jù)處理量。

本發(fā)明提供的所述的基于旋轉(zhuǎn)的大幅寬光學(xué)成像系統(tǒng)的成像方法有兩種模式，第一種模式包括：

步驟一、成像相機勻速旋轉(zhuǎn)；

步驟二、成像相機處于初始位置，成像一次；成像機構(gòu)轉(zhuǎn)過一個角度后停止轉(zhuǎn)動待穩(wěn)定后再次成像，前后兩次成像之間有重合區(qū)域；然后重復(fù)旋轉(zhuǎn)-停止-穩(wěn)定-成像的步驟；

步驟三、完成360°旋轉(zhuǎn)，成像相機成像一次，保證與初始位置成像區(qū)域有重合；步驟四、重復(fù)步驟二和三，直至衛(wèi)星離開觀測區(qū)域上空。

第二種模式包括：

步驟a，成像相機360°勻速旋轉(zhuǎn)，成像相機同步成像；

步驟b，利用圖像復(fù)原算法進行去模糊處理，得到圖像。

對圖像進行去模糊處理的方法已為本領(lǐng)域人員所熟知，不再詳述。