多模态航空数字相机系统研究

【类型】学位论文

【作者】方俊永 

【关键词】 航空遥感 数字相机 立体成像 快门同步触发 图像采集 几何纠正

【摘要】在卫星，特别是我国对地观测卫星以及传统胶片航空遥感不足以满足地理空间数据的巨大需求情况下，发展自主、综合集成的航空数字遥感系统，以创新实现超越，将能保证我国各行各业对空间信息的需求，特别是对于高分辨力（空间分辨力、光谱分辨力）和全天候遥感数据的需求，解决当前基础地理空间信息供需矛盾。 本项目的主要研究内容就是研制一套能够提供高空间和光谱分辨率全色和多光谱图像的航空数字相机系统。本文提出了多模态航空数字相机系统(MADC)的设计思路，基于3台4K×4K大面阵数字相机的MADC能够实现宽视场、多光谱和立体成像3种模态。本项目围绕系统理论设计、系统研制、关键技术、试验飞行和验证等方面进行了研究。主要工作包括多模态航空数字相机系统总体设计、宽视场模态相机系统详细设计、多光谱模态相机系统详细设计、图像数据的高速采集和存储、实现多相机快门同步、与POS系统的接口和数据利用、影响系统性能的参数分析。 本文针对宽视场模态和多光谱模态的相机位置和成像模式进行了详细的具体设计，分析了相机间的相对位置对最终成像的影响，并讨论了宽视场模态和多光谱模态时相机的安装误差对重叠率（成像范围）的影响，指出多光谱模态的相机安装要求比宽视场要求高。分析了获取图像的分辨率变化以及引起影像几何变形的各种因素，着重讨论了外方位元素和快门延迟对影像的影响。 研制的MADC系统经过多次地面试验、车载试验和飞行试验的完善和改进，系统软硬件能够稳定可靠地工作，能够与POS系统连接并记录定位和姿态数据，所设计的快门控制系统能准确实现定时时间间隔的多相机同步曝光，采集和存储软件能快速采集和存储影像。所获取的多模态影像数据经快速预处理软件能实现预期的多模态功能。

【学位名称】博士

【学位授予单位】中国科学院大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】童庆禧，郑兰芬

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