[发明专利]单传感器双像面航空相机图像检焦装置及方法

权利要求书

1.单传感器双像面航空相机图像检焦装置，包括电控箱(1)，CMOS探测器(2)，CCD探测器(3)，反射镜(4)，分光棱镜(5)，光轴(6)，扫描反射镜(7)，调焦反射镜(8)和相机光学系统(9)；所述电控箱包括相机控制器(1-1)，CMOS图像数据采集系统(1-2)，调焦控制器(1-3)和反射镜控制器(1-4)；其特征是：

所述相机控制器(1-1)向CMOS图像数据采集系统(1-2)，调焦控制器(1-3)和反射镜控制器(1-4)发出控制指令，反射镜控制器(1-4)控制扫描反射镜(7)，调焦控制器(1-3)控制调焦反射镜(8)，CMOS图像数据采集系统(1-2)控制CMOS探测器对地面景物成像；

在所述CCD探测器(3)的焦面位置后两倍焦深的平面上放置CMOS探测器(2)，沿所述CMOS探测器(2)的光轴(6)方向的放置分光棱镜(5)，在分光棱镜(5)的左侧放置反射镜(4)，所述CMOS探测器(2)的成像区域分为区域a和区域b；所述区域a在等光程像面上位于沿光轴(6)方向的CCD探测器(3)的焦面位置前两倍焦深的平面上，所述区域b在等光程像面上位于沿光轴(6)方向的CCD探测器(3)的焦面位置后两倍焦深的平面上，地面景物的像经扫描反射镜(7)、相机的光学系统(9)以及调焦反射镜(8)，同时在CMOS探测器(2)的区域a和区域b上成像。

2.根据权利要求1所述的单传感器双像面航空相机图像检焦装置，其特征在于：所述分光棱镜(5)为长方体，短边长度为l，则分光棱镜(5)的长边长度为3l+8m，m为相机焦深。

3.根据权利要求1所述的单传感器双像面航空相机图像检焦方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：

步骤一、所述相机控制器(1-1)发出检焦指令，由CMOS图像数据采集系统(1-2)、调焦控制器(1-3)和反射镜控制器(1-4)接收，反射镜控制器(1-4)控制扫描反射镜(7)在前向像移补偿工作状态，确保地面景物相对相机静止，调焦控制器(1-3)移动调焦反射镜(8)至检焦位置时，相机控制器(1-1)向CMOS图像数据采集系统(1-2)拍照指令，CMOS图像数据采集系统(1-2)接到拍照指令后，控制CMOS探测器(2)对地面景物成像，所述地面景物的像经扫描反射镜(7)、相机的光学系统(9)以及调焦反射镜(8)，同时在CMOS探测器(2)的区域a和区域b上成像；

步骤二、所述调焦控制器(1-3)接收CMOS图像数据采集系统(1-2)返回的CMOS探测器中区域a和区域b图像所对应的调焦评价函数的数值，根据所述调焦评价函数的数值确定下一个检焦位置，最终得到最佳的检焦位置；

步骤三、所述调焦控制器(1-3)发送至相机控制器(1-1)检焦结束参数，相机控制器(1-1)结束检焦。

4.根据权利要求3所述的单传感器双像面航空相机图像检焦方法，其特征在于：

合焦时，地面景物成的像在CMOS探测器(2)的区域a和区域b像面上的模糊程度相同，调焦控制器根据CMOS图像数据采集系统(1-2)计算区域a和区域b图像对应调焦评价函数的输出值小于阈值，此时CCD探测器(3)接收的景物图像清晰。

5.根据权利要求3所述的单传感器双像面航空相机图像检焦方法，其特征在于：

离焦时，CMOS探测器(2)的区域a和区域b中，靠近最佳像面位置的区域，图像清晰，该区域图像所对应的调焦评价函数的数值大，远离最佳像面位置的区域，图像更模糊，该区域图像所对应的调焦评价函数的数值小。

6.根据权利要求3所述的单传感器双像面航空相机图像检焦方法，其特征在于：

检焦时，控制扫描反射镜(7)在前向像移补偿工作状态，调焦控制器驱动调焦反射镜8移动，获得各个位置所对应的CMOS探测器(2)的区域a和区域b对应的调焦评价函数的输出值，当区域a和区域b的对应函数输出值不同时，计算此差值，驱动调焦反射镜(8)向差值减小的方向移动，最终使得差值小于阈值，区域a和区域b的对应函数输出值相同，找到最佳焦面位置。

7.根据权利要求6所述的单传感器双像面航空相机图像检焦方法，其特征在于：所述阈值为3％。