影响摆扫式航空相机两条图像间实际重叠率因素的处理方法

摘要

影响摆扫式航空相机两条图像间实际重叠率因素的处理方法，属于航空相机测量与成像技术领域。为了使摆扫式航空相机拍出的图像连续无缝，要求相邻两次成像的条带区域保持一定的指标重叠率。本发明主要针对横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的因素提出处理意见，通过计算得知当横滚角速度ωhg和镜筒扫描速度同向、反向时的变化趋势和出现拉缝现象的三种情况；同时得出拍照周期T与速高比η成反比这一符合实际的计算结果，将相机拍照周期T作为位置/速度信号的判断依据，作为工作参数发送给镜筒系统，改进了控制程序，解释了摆扫式航空相机两条图像间出现拉缝或重叠率过大的原因。经过反复试验该方法简便可行，计算精度准确可靠，控制方法精确无误。

主权项

1.影响摆扫式航空相机两条图像间实际重叠率因素的处理方法，其特征在于包括横滚角速度和速高比这两个影响实际重叠率的主要因素通过计算、分析，提出处理方法：1)横滚角速度对实际重叠率的影响：如果在拍照过程中，飞机的横滚角速度ω_hg＝0，说明飞机在拍照期间没有产生横滚角，镜筒相对于地面的转角和镜筒相对于飞机的转角一致，实际重叠率不发生改变；如果在拍照过程中飞机的横滚角速度ω_hg≠0，随着拍照时间积累会引起飞机横滚角度的变化，造成镜筒相对于飞机的转角和镜筒相对于地面的转角不一致，因此实际重叠率发生变化；考虑飞机横滚角速度ω_hg时，实际重叠率ρ′表达式为：${\rho }^{\prime }=1-\frac{{\omega }_J(1-\rho )}{{\omega }_J-{\omega }_{\mathrm{hg}}}---\left(2\right)$其中，ρ′-实际重叠率；ρ-指标重叠率；ω_J-镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度；ω_hg-拍照时飞机横滚角速度，规定和镜筒扫描速度同向时为正，反向时为负；当横滚角速度ω_hg和镜筒扫描速度反向时，实际重叠率ρ′较指标重叠率ρ增大；当横滚角速度ω_hg和镜筒扫描速度同向时，实际重叠率ρ′较指标重叠率ρ减小，且当ω_hg≥2°/s时，实际重叠率ρ′≤0，出现负数，说明图像之间没有重叠，出现拉缝现象。上面的分析证明，如果以镜筒扫描开始位置和扫描结束位置作为摄影脉冲信号的判断依据，会对实际重叠率ρ′带来影响；由于在拍照过程中，镜筒扫描速度ω_J为恒定值，镜筒摆扫路程即为相机横向扫描角2β，当速高比η一定时，相机横向扫描角2β由公式(1)可求，因此，相机拍照时间t_拍表达式为：其中：2β-相机横向扫描角；ω_J-镜筒扫描速度，即镜筒相对于地面的扫描速度；当镜筒到达扫描开始位置时，发送摄影脉冲信号低电平，相机开始拍照，此时以拍照时间t拍做一个定时，定时时间到镜筒发送摄影脉冲信号高电平，拍照结束，镜筒开始返程；2)速高比对实际重叠率的影响：相机实际重叠率ρ′和速高比η关系式为：$\left\{\begin{array}{cc}{\rho }^{\prime }=\rho & n\ge {\eta }_0\\ {\rho }^{\prime }=1-\frac{\eta (1-\rho )}{{\eta }_0}& \eta <{\eta }_0\end{array}\right.---\left(4\right)$其中：ρ′-实际重叠率；ρ-指标重叠率；η-速高比；η₀-为当相机横向扫描角2β＝2β_max时的速高比；式中表示随着速高比η变小，实际重叠率ρ′变大；相机拍照周期T的表达式为：$T=\frac{B(1-\rho )}{\eta ·f·\sin \theta }---\left(5\right)$式中：ρ-指标重叠率；η-速高比；B-像元长度；θ-相机扫描角；f-相机焦距；从公式(5)可知，拍照周期T与速高比η成反比，当速高比η变大时，拍照周期T变小；当速高比η变小时，拍照周期T变大；而且当速高比η＜η₀时，虽然相机横向扫描角2β＝2β_max不变，但是拍照周期T随之变大；因此，我们根据相机拍照周期T作为位置/速度信号的判断依据，改进了处理方法。