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基于數(shù)字域tdi算法的cmos相機(jī)圖像調(diào)偏流方法

文檔序號(hào):7879954閱讀:323來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):基于數(shù)字域tdi算法的cmos相機(jī)圖像調(diào)偏流方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及數(shù)字域TDI CMOS遙感相機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域,具體涉及一種基于數(shù)字域TDI技術(shù)的偏流角的圖像域調(diào)整方法。
背景技術(shù)
TDI (Time Delayed and Integration,時(shí)間延遲積分)技術(shù)通過(guò)對(duì)同一目標(biāo)多次曝光,在與推掃速度嚴(yán)格匹配時(shí)可大幅提高成像系統(tǒng)的靈敏度和信噪比。因此被廣泛應(yīng)用于高分辨力航天遙感、機(jī)器視覺(jué)、微光成像等眾領(lǐng)域。目前航天高分辨遙感領(lǐng)域普遍采用TDI C⑶作為圖像傳感器。然而,TDI C⑶在應(yīng)用中不斷暴露出諸多缺陷,諸如體量大、功耗大、積分級(jí)數(shù)不 可連續(xù)調(diào)整、不可雙向掃描、在軌自主調(diào)焦困難、依賴(lài)復(fù)雜的機(jī)械調(diào)偏流機(jī)構(gòu)等,這些都是由TDI CXD器件自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成的固有缺陷,因此擁有一系列優(yōu)勢(shì)的CMOS圖像傳感器逐漸受到研究人員的重視,并且為了使CMOS圖像傳感器適用于高分辨航天遙感領(lǐng)域,提出了數(shù)字域TDI CMOS相機(jī),即在CMOS相機(jī)面陣成像的基礎(chǔ)上在數(shù)字域完成對(duì)應(yīng)像素的時(shí)間延遲累加。顯然,數(shù)字域TDI操作靈活且易實(shí)現(xiàn)。然而,不管是TDI C⑶相機(jī)還是數(shù)字域TDI CMOS相機(jī),只要TDI成像模式必然存在像移失配,這是由于衛(wèi)星在軌的姿態(tài)、軌道參數(shù)實(shí)時(shí)變化,星下點(diǎn)的經(jīng)緯度也不斷改變,導(dǎo)致像平面的像移速度矢量不固定;在敏捷成像模式下像移現(xiàn)象更為顯著。因此在航天相機(jī)推擺掃成像過(guò)程中必須有精密的像移補(bǔ)償機(jī)制,尤其在敏捷成像時(shí)還要求有甚高的衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定度,否則像移失配現(xiàn)象將引起光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)下降,甚至使圖像發(fā)生畸變和模糊。其中由于像移速度矢方向與推掃方向不重合引起的像移失配對(duì)應(yīng)于偏流角的影響,即將像移速度與推掃方向組成的角度稱(chēng)為偏流角。為了消除偏流角對(duì)成像的影響,目前我國(guó)航天相機(jī)采用的調(diào)整偏流角方法是:分析產(chǎn)生像移的各個(gè)環(huán)節(jié),計(jì)算出像移速度矢和偏流角,然后由調(diào)偏流控制機(jī)構(gòu)控制調(diào)偏流機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)焦面至合適的位置。這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)復(fù)雜,不僅增加了額外的調(diào)偏流機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu),而且對(duì)調(diào)偏流控制機(jī)構(gòu)的精度和實(shí)時(shí)性提出很高的要求。所以,目前急需一種適用于數(shù)字域TDI CMOS遙感相機(jī)的簡(jiǎn)單易行的高精度調(diào)偏流方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有像移補(bǔ)償機(jī)制采用機(jī)械式調(diào)偏流的方法,需要采用精密復(fù)雜的調(diào)偏流機(jī)構(gòu),并且對(duì)調(diào)偏流控制機(jī)構(gòu)要求精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等問(wèn)題,提供一種基于數(shù)字域TDI算法的CMOS相機(jī)圖像調(diào)偏流方法?;跀?shù)字域TDI算法的CMOS相機(jī)圖像調(diào)偏流方法,該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn):步驟一、輸入像移速度矢Vp和偏流角β ;并根據(jù)當(dāng)前輸入的像移速度矢Vp和偏流角β計(jì)算縱向和橫向像移對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù);用公式一和公式二表示為:
權(quán)利要求
1.基于數(shù)字域TDI算法的CMOS相機(jī)圖像調(diào)偏流方法,其特征是,該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一、輸入像移速度矢Vp和偏流角β ;并根據(jù)當(dāng)前輸入的像移速度矢Vp和偏流角β計(jì)算縱向和橫向像移對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù);用公式一和公式二表示為: 公式一
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)偏流方法,其特征在于,步驟五采用數(shù)字域TDI算法的具體輸出圖像的過(guò)程為、將當(dāng)前幀待累加像素矩陣與前一幀累加后的像素矩陣采用數(shù)字域TDI算法,將其中經(jīng)過(guò)M級(jí)積分的一行圖像輸出,未經(jīng)過(guò)M級(jí)積分的像素作為前一幀累加像素,直到輸出下一幀圖像時(shí),返回步驟一;最終得到匹配景物的時(shí)間延遲積分清晰圖像。
全文摘要
基于數(shù)字域TDI算法的CMOS相機(jī)圖像調(diào)偏流方法,涉及TDI推擺掃相機(jī)的像移補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域。解決現(xiàn)有像移補(bǔ)償機(jī)制采用機(jī)械式調(diào)偏流的方法存在的問(wèn)題,具體步驟為輸入像移速度矢量和偏流角;計(jì)算偏流角反映在圖像的像素個(gè)數(shù);設(shè)計(jì)一種像素配準(zhǔn)模型,對(duì)待累加像素位置定位和像素灰度值二次計(jì)算;應(yīng)用數(shù)字域TDI算法,得到時(shí)間延遲積分圖像;在每個(gè)行周期輸出1行經(jīng)過(guò)M級(jí)積分的數(shù)字圖像,其它未輸出像素轉(zhuǎn)入“前幀累加后圖像”并與再輸入圖像進(jìn)行進(jìn)一步累加。本發(fā)明避免了復(fù)雜的機(jī)械調(diào)偏流機(jī)構(gòu)以及對(duì)高精度和高實(shí)時(shí)性調(diào)偏流控制機(jī)構(gòu)的依賴(lài),利用數(shù)字域操作靈活的優(yōu)勢(shì),該方法簡(jiǎn)便易行,實(shí)時(shí)性好,穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)H04N5/374GK103248838SQ20131018453
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者陶淑蘋(píng), 張續(xù)嚴(yán), 金光, 曲宏松, 鄭曉云, 賀小軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
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