[发明专利]用于在地球观测成像期间扫描焦平面阵列的方法及系统

说明书

一种成像系统，包括主体、耦合到所述主体的载物台、以及耦合到主体和载物台的致动器。该致动器被配置成相对于主体在一个或多个方向上移动载物台。该成像系统还包括焦平面阵列和耦合到致动器的控制器，该焦平面阵列包括一个或多个检测器并且耦合到载物台。控制器被配置以确定主体的速度，并且使致动器以与主体的速度相对应的驱动速度在一个或多个方向上对载物台进行回扫描。此外，控制器通信地耦合到一个或多个检测器，并且使一个或多个检测器在回扫描期间捕获图像数据。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月30日提交的名称为“用于在地球观测成像期间扫描焦平面阵列的方法及系统”的第62/650,978号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请所公开的内容通过引用的方式整体并入到本文中，以用于所有目的。

发明背景

已经开发了卫星成像。由于卫星地面速度，利用了凝视传感器的近地球轨道成像应用将经历图像拖尾(smear)。因此，本领域需要与卫星成像相关的改进的方法和系统。

发明内容

本发明的实施例总体上涉及用于图像稳定的系统和方法，特别地，涉及利用焦平面阵列定位系统来减少图像模糊或图像拖尾。该焦平面阵列定位系统可以对焦平面阵列进行回扫描(backscan)，以减少或消除图像拖尾、改善相对边缘响应、以及使与图像相关联的积分时间(integration time)增加。增加积分时间可以改善传感器的信噪比，并且可以提高用以检测被观察场景中的特征的能力。对焦平面阵列进行回扫描减少或消除了对结合额外的扫描镜和复杂的机械系统来移动透镜或操纵透镜前方的视场以稳定图像的需求。

根据本发明的实施例，一种成像系统包括：主体、载物台和致动器。在一些实施例中，致动器可以耦合到主体和载物台，并且被配置成相对于主体在一个或多个方向上移动载物台。图像传感器可以耦合到载物台。包括一个或多个检测器的焦平面阵列可以耦合到载物台。控制器可以耦合到致动器，并且被配置以确定主体的速度，并且使致动器在一个或多个方向上移动载物台，从而以与主体的速度相对应的驱动速度在所述一个或多个方向上对载物台进行回扫描。控制器可以通信地耦合到所述一个或多个检测器，并且使所述一个或多个检测器在回扫描期间捕获图像数据。

在一些实施例中，所述致动器可以是压电致动器。在一些实施例中，所述成像系统包括耦合到主体的透镜。在一些实施例中，所述驱动速度可以由锯齿形曲线表征。在其它实施例中，主体的速度可以对应于航空器或卫星中的至少一者的前向速度。在一些实施例中，所述一个或多个检测器包括一个或多个焦平面阵列。所述一个或多个焦平面阵列可以包括一个或多个光谱滤波器。在一些实施例中，成像系统可以包括I/O模块，该I/O模块被配置成传输和接收主体的速度、驱动速度、或图像数据中的至少一者或多者。

根据本发明的实施例，提供了一种方法。该方法提供主体。该方法提供耦合到主体的致动器。该方法还提供耦合到致动器的载物台。该方法提供耦合到载物台的成像平面。该方法确定与主体的移动相对应的主体速度。在一些情况下，确定主体速度包括从存储器中读取主体速度。在一些情况下，确定主体速度包括从I/O子系统接收主体速度。该方法确定与主体速度相关联的驱动速度。该方法利用致动器以相对于主体速度的驱动速度对载物台进行回扫描。在一些情况下，所述回扫描包括向致动器发送控制信号。在一些情况下，所述回扫描包括确定一个或多个增益系数以及响应于所述一个或多个增益系数来更新驱动速度。该方法在通过图像传感器对载物台进行回扫描期间捕获一个或多个帧。

在一些实施例中，该方法还包括利用驱动速度和定时器来确定载物台的位置。在一些实施例中，该方法提供一个或多个载物台位置传感器，从所述一个或多个载物台位置传感器接收位置传感器数据，以及利用位置传感器数据来确定载物台位置。在一些实施例中，确定主体速度还包括从I/O子系统接收主体速度。