[发明专利]一种空间相机的离焦补偿装置及其适用的离焦补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天相机调焦控制技术领域，提出一种空间相机的离焦补偿装置及其适用的离焦补偿方法。

背景技术

空间相机在气象、测绘、军事、地球资源勘测等领域发挥着重要作用，保证空间相机的成像质量，使得相机焦面始终处在最佳摄像位置，是获得高清晰度图像的重要环节。

卫星发射过程中的振动和冲击、真空环境、微重力等因素的影响，使空间相机在一定程度上产生离焦；另外，相机的焦面位置根据环境变化也有所不同，在轨的最佳焦面位置与在地面常温常压实验室状态下的焦面位置以及真空常温条件下的焦面位置可能会存在差异。为了获得理想的高质量图像，卫星发射后需检查相机的焦面位置，必要时对相机进行在轨调焦。

目前对于空间相机的离焦，解决方法主要为焦面调整。焦面调整是由地面人员根据图像数据判断相机是否离焦，通过返回地面的工程参数计算相机的离焦量，通过卫星有效载荷数据处理单元将相机的离焦量和调焦控制命令传输给相机调焦控制系统，由相机调焦控制系统将相机焦面调整到最佳焦面位置。上述技术方案的缺点是：首先，由于返回地面的工程参数有限，较难准确计算相机的最佳焦面位置；其次，焦面调整属于一种“微调”，其调节的范围较小，这就导致有时需要对相机焦面进行多次计算和调整，方可将相机调整到最佳焦面位置。

发明内容

针对目前的空间相机所存在的最佳焦面位置较难确定，相机焦面需要多次调整的技术问题，提出一种有效的空间相机的离焦补偿装置及其适用的离焦补偿方法。

为了解决上述技术问题，本发明的空间相机的离焦补偿装置及其适用的离焦补偿方法具体如下：

一种空间相机的离焦补偿装置，包括：

调焦机构，用来对空间相机进行调焦操作；

调焦电机，用来对所述调焦机构提供动力；

电机驱动电路，用来根据电机控制信号对所述调焦电机进行驱动控制；

调焦编码器，用来对焦面位置进行编码；

成像单元，用来采集图像数据；

系统控制器，用来所述调焦机构、调焦电机、电机驱动电路、调焦编码器和成像单元的工作。

一种所述空间相机的离焦补偿装置适用的离焦补偿方法，包括以下步骤：

步骤1：对系统控制器进行接收摄像命令、摄像时间和调焦命令的调试；

步骤2：系统控制器控制成像单元采集图像数据；

步骤3：根据图像数据、图像数据位置标识和焦面位置计算相机最佳焦面位置；

步骤4：将相机最佳焦面位置和调焦命令发送给相机系统控制器。

上述技术方案中，所述步骤1在系统控制器进行完调试之后，还包括：

使调焦编码器读取相机焦面位置并将其反馈给系统控制器。

上述技术方案中，所述步骤2在成像单元采集图像数据之后，还包括：

计算图像数据位置标识；然后所述成像单元将图像数据发送给有效载荷数据处理单元，将图像数据位置标识发送给系统控制器。

上述技术方案中，所述步骤3具体包括：

根据图像数据确定相机图像质量最好区域，通过所述最好区域的图像数据位置标识和相机焦面位置确定相机的最佳焦面位置。

上述技术方案中，所述步骤1、2、4中的任意一个步骤或任意两个步骤或全部三个步骤之中，分别还包括：

调焦编码器读取相机焦面位置，并将相机焦面位置反馈给系统控制器；

系统控制器根据焦面位置和可知的一端焦面边界位置计算调焦电机运行步数和运行方向，并控制调焦电机运行，调焦机构带动相机焦面到达一端焦面边界处；

系统控制器通过调焦编码器值反馈的焦面位置判断焦面调整误差E是否满足要求，以形成调焦电机和调焦编码器的闭环控制。

本发明的一种空间相机的离焦补偿装置及其适用的离焦补偿方法，其具有以下的有益效果

本发明的空间相机的离焦补偿方法，简化了对相机最佳焦面位置的确定，相机摄像过程中焦面位置调整一次就可以确定最佳焦面位置；相机离焦补偿准确，避免了由于最佳焦面位置计算有误差，焦面调整后不在最佳焦面位置的错误调整；相机焦面调整精度高，实现了电机与编码器的闭环控制；提高了相机的适应性和应用范围，相机在任意环境条件下离焦，都可以实现最佳焦面位置的准确计算，实现对相机焦面的有效调整。

附图说明

图1是本发明的空间相机的离焦补偿装置及其适用的离焦补偿方法的一种具体实施方式的系统结构框图。

图2是图1所示的具体实施方式中，空间相机的离焦补偿方法的系统流程图。