[发明专利]基于移轴原理的拼接成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及航空摄影测量技术领域，特别涉及一种基于移轴原理的多垂视拼接成像系统。

背景技术

在航空摄影测量中，为了获取宽覆盖面积的影像，常采用多个相机拼接的成像方法。

如附图1所示，传统的成像方式中，成像镜头1的光轴2通常垂直于焦平面3且与唯一的成像器件的中心4以及焦平面中心5重合。此时，若多个相机全部垂视安装，则每个相机的成像范围基本一致，无法达到扩展成像范围的目的，只有采取多镜头拼接且倾斜成像方式才能扩大实际成像范围。典型的多相机拼接成像装置包括Z/I Image公司的DMC系列产品和Vexcel公司的UCD系列产品。

Z/I Image公司的DMC系列产品采用四相机拼接方式，且四个相机的光轴都不平行于中心光轴(即：都不垂直于拍摄目标)，而是与拍摄目标呈一个较大的倾斜角度(一般为20度左右)。因此，作为这四个相机拍摄目标的四个部分的成像角度将均不相同，无法直接拼接影像或利用一个投影中心进行影像处理。这种情况下，必须构造一个虚拟的投影中心，将四个相机的影像统一到此虚拟投影中心，然后才能进行高精度的影像拼接；并且此虚拟投影中心的等效焦距与四个相机的实际焦距均不同。此外，由于成像方式为倾斜成像，每个相机所拍摄目标的分辨率将不一致：中心分辨率高，边缘分辨率低，影像拼接时还需对分辨率进行平均和差值处理。

Vexcel公司的UCD系列产品也采用四相机拼接的方法，四个相机的光轴相互平行且均垂直于拍摄目标。这种情况下，四个相机可近似看作具有同一个投影中心，且拍摄目标的分辨率分布均匀，易于后期影像处理。然而，由于四个相机一字排开，即使采用延时曝光以近似看作同时曝光，延时也不易控制且精确度不高(延时与飞行速度有关)。此外，拍摄时刻不一致导致四个相机的定位和姿态参数不同；由于不易分别获取四个相机拍摄时刻的姿态参数，只能对四个相机统一采用某一时刻的姿态参数，这势必造成影像的处理误差和纠正误差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于，如何克服现有的多相机成像技术中存在的倾斜成像下后期影像处理复杂度高、垂直成像下无法精确同步曝光的缺陷；以及如何实现相机垂视安装条件下成像范围的扩展。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种基于移轴原理的拼接成像系统，包括：

至少一个成像镜头，所述至少一个成像镜头设置于同一平面上，且具有相同的焦距和视场；以及

设置于每一所述成像镜头的焦平面上的至少一个成像器件；

其中，每一所述成像镜头被设置为其光轴垂直于其焦平面，且每一所述成像器件被设置为在其焦平面内具有预设的移轴量。

其中，在以所述系统的总有效成像范围的中心为原点的坐标系中，

x轴方向上第n个成像器件的移轴量为：