一种大幅面相机内外视场混合拼接方法与流程

本发明涉及一种航空遥感摄影测量技术领域，特别是一种大幅面相机内外视场混合拼接方法。

背景技术：

航空遥感具有自主性强、精度高、效率高、灵活方便等优点，成为快速获取高精度遥感数据的有效手段。遥感信息已成为全球对地观测时代中不可或缺的战略和经济资源，正对人类社会发展的各个领域起着重大作用，在国民经济、政治、军事、科学、文化和信息化建设中的地位日益重要。

航空遥感测绘领域对大幅面相机需求更大，但受半导体工艺和技术水平限制，相机探测器的规模有限。目前国际上单片探测器规模如17k×14k、30k×5k等大规模芯片成本也较高，或是非货架产品。国际主流大幅面相机基本都采用外视场拼接或内视场拼接混合方法，实现更大规模幅面的相机。发明专利cn101692447b采用单镜头、旋转反射镜实现拼接，存在运动机构长期工作稳定性难以保证的不足；发明专利cn102883095a、cn102905061a均采用双镜头、分光棱镜方式实现拼接，存在每个像面能量损失50％的不足，且存在在光学系统中增加棱镜，增大光学系统设计难度的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，兼具大幅面成像的实现和小结构体积空间的约束。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，包括如下步骤：

步骤一、选取第一镜头、第二镜头、第三镜头和第四镜头建立镜头组；并在每个镜头的焦面位置划分相同的网格；

步骤二、在第一镜头的网格处平行放置第一焦面组件；在第二镜头的网格处平行放置第二焦面组件；在第三镜头的网格处平行放置第三焦面组件；在第四镜头的网格处平行放置第四焦面组件；每个焦面组件上均设置有探测器；不同焦面组件的探测器按照划分网格放置的位置不同；所有探测器均相同；

步骤三、四个焦面组件对同一对象同时曝光成像；第一焦面组件生成第一图像；第二焦面组件生成第二图像；第三焦面组件生成第三图像；第四焦面组件生成第四图像；

步骤四、新建一个5行×4列的空白网格方阵，将四幅图像嵌入新建的网格方阵中，即获得最终全画幅图像。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤一中，所述第一镜头、第二镜头、第三镜头和第四镜头为相同的透射式镜头。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤一中，镜头组的建立方法为：4个透射式镜头排列成2行2列的方阵形式；其中，第一镜头位于镜头组的左下角位置；第二镜头位于镜头组的左上角位置；第三镜头位于镜头组的右下角位置；第四镜头位于镜头组的右上角位置。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤一中，每个透射式镜头的焦面位置的网格为5行×4列的方形网格。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤二中，所述第一焦面组件对应的探测器组包括第一探测器、第二探测器、第三探测器、第四探测器、第五探测器和第六探测器；其中，第一探测器放置在第一镜头对应网格的第一行第一列位置；第二探测器放置在第一镜头对应网格的第一行第三列位置；第三探测器放置在第一镜头对应网格的第三行第一列位置；第四探测器放置在第一镜头对应网格第三行第三列位置；第五探测器放置在第一镜头对应网格第五行第一列位置；第六探测器放置在第一镜头对应网格第五行第三列位置；其它位置空置。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤二中，所述第二焦面组件包括第七探测器、第八探测器、第九探测器、第十探测器、第十一探测器和第十二探测器；其中，第七探测器放置在第二镜头对应网格的第一行第二列位置；第八探测器放置在第二镜头对应网格的第一行第四列位置；第九探测器放置在第二镜头对应网格的第三行第二列位置；第十探测器放置在第二镜头对应网格第三行第四列位置；第十一探测器放置在第一镜头对应网格第五行第二列位置；第十二探测器放置在第二镜头对应网格第五行第四列位置；其它位置空置。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤二中，所述第三焦面组件包括第十三探测器、第十四探测器、第十五探测器和第十六探测器；其中，第十三探测器放置在第三镜头对应网格的第二行第一列位置；第十四探测器放置在第三镜头对应网格的第二行第三列位置；第十五探测器放置在第三镜头对应网格的第四行第一列位置；第十六探测器放置在第三镜头对应网格的第四行第四列位置；其它位置空置。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述的步骤二中，第四焦面组件包括第十七探测器、第十八探测器、第十九探测器和第二十探测器；其中，第十七探测器放置在第四镜头对应网格的第二行第二列位置；第十八探测器放置在第四镜头对应网格的第二行第四列位置；第十九探测器放置在第四镜头对应网格的第四行第二列位置；第二十探测器放置在第四镜头对应网格的第四行第四列位置；其它位置空置。

在上述的一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，所述步骤一中，划分网格时，单个网格的长为a，宽为b；每个探测器的长为c，宽为d；则且其中，a＞0；b＞0；c＞0；d＞0。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明采用了透射式镜头，提高了能量透过率，实现了相机积分时间调节范围的拓宽；

(2)本发明采用了镜头2×2的排列方式，最大程度的减小结构外包尺寸，提高结构空间利用率，可实现相机在现有机载稳定平台上的安装；

(3)本发明采用了5×4探测器拼接方式，实现了大幅面拼接成像，获取大范围幅宽同时有效提高基高比，提高航空测绘相机的作业效率和精度。

附图说明

图1为本发明镜头组和焦面组件示意图；

图2为本发明第一焦面组件探测器分布示意图；

图3为本发明第二焦面组件探测器分布示意图；

图4为本发明第三焦面组件探测器分布示意图；

图5为本发明第四焦面组件探测器分布示意图；

图6为本发明第一焦面组件成像示意图；

图7为本发明第二焦面组件成像示意图；

图8为本发明第三焦面组件成像示意图；

图9为本发明第一焦面组件成像示意图；

图10为本发明四个焦面组件成像拼接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明提供一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，通过20幅探测器焦面通过拼接实现1幅超大幅面；克服了单个成像器件规模限制,将多幅探测器项目拼接成大幅面，不仅可克服单片大幅面探测器研制的技术限制，更可通过分块分散处理方式，减轻数据处理压力。

一种大幅面相机内外视场混合拼接方法，包括如下步骤：

步骤一、选取第一镜头1、第二镜头2、第三镜头3和第四镜头4建立镜头组；并在每个镜头的焦面位置划分相同的网格；每个透射式镜头的焦面位置的网格为5行×4列的方形网格。其中，第一镜头1、第二镜头2、第三镜头3和第四镜头4为相同的透射式镜头。如图1所示为镜头组和焦面组件示意图，由图可知，镜头组的建立方法为：4个透射式镜头排列成2行2列的方阵形式；其中，第一镜头1位于镜头组的左下角位置；第二镜头2位于镜头组的左上角位置；第三镜头3位于镜头组的右下角位置；第四镜头4位于镜头组的右上角位置。

步骤二、在第一镜头1的网格处平行放置第一焦面组件5；在第二镜头2的网格处平行放置第二焦面组件6；在第三镜头3的网格处平行放置第三焦面组件7；在第四镜头4的网格处平行放置第四焦面组件8；每个焦面组件上均设置有探测器；不同焦面组件的探测器按照划分网格放置的位置不同；所有探测器均相同；

如图2所示为第一焦面组件探测器分布示意图，由图可知，第一焦面组件5对应的探测器组包括第一探测器51、第二探测器52、第三探测器53、第四探测器54、第五探测器55和第六探测器56；其中，第一探测器51放置在第一镜头1对应网格的第一行第一列位置；第二探测器52放置在第一镜头1对应网格的第一行第三列位置；第三探测器53放置在第一镜头1对应网格的第三行第一列位置；第四探测器54放置在第一镜头1对应网格第三行第三列位置；第五探测器55放置在第一镜头1对应网格第五行第一列位置；第六探测器56放置在第一镜头1对应网格第五行第三列位置；其它位置空置。

如图3所示为第二焦面组件探测器分布示意图，由图可知，第二焦面组件6包括第七探测器61、第八探测器62、第九探测器63、第十探测器64、第十一探测器65和第十二探测器66；其中，第七探测器61放置在第二镜头2对应网格的第一行第二列位置；第八探测器62放置在第二镜头2对应网格的第一行第四列位置；第九探测器63放置在第二镜头2对应网格的第三行第二列位置；第十探测器64放置在第二镜头2对应网格第三行第四列位置；第十一探测器65放置在第一镜头2对应网格第五行第二列位置；第十二探测器66放置在第二镜头2对应网格第五行第四列位置；其它位置空置。

如图4所示为第三焦面组件探测器分布示意图，由图可知，第三焦面组件7包括第十三探测器71、第十四探测器72、第十五探测器73和第十六探测器74；其中，第十三探测器71放置在第三镜头3对应网格的第二行第一列位置；第十四探测器72放置在第三镜头3对应网格的第二行第三列位置；第十五探测器73放置在第三镜头3对应网格的第四行第一列位置；第十六探测器74放置在第三镜头3对应网格的第四行第四列位置；其它位置空置。

如图5所示为第四焦面组件探测器分布示意图，由图可知，第四焦面组件8包括第十七探测器81、第十八探测器82、第十九探测器83和第二十探测器84；其中，第十七探测器81放置在第四镜头4对应网格的第二行第二列位置；第十八探测器82放置在第四镜头4对应网格的第二行第四列位置；第十九探测器83放置在第四镜头4对应网格的第四行第二列位置；第二十探测器84放置在第四镜头4对应网格的第四行第四列位置；其它位置空置。

划分网格时，单个网格的长为a，宽为b；每个探测器的长为c，宽为d；则且其中，a＞0；b＞0；c＞0；d＞0。

步骤三、四个焦面组件对同一对象同时曝光成像；如图6所示为第一焦面组件成像示意图，由图可知，第一焦面组件5生成第一图像；如图7所示为第二焦面组件成像示意图，由图可知，第二焦面组件6生成第二图像；如图8所示为第三焦面组件成像示意图，由图可知，第三焦面组件7生成第三图像；如图9所示为第一焦面组件成像示意图，由图可知，第四焦面组件8生成第四图像。

步骤四、如图10所示为四个焦面组件成像拼接示意图，由图可知，新建一个5行×4列的空白网格方阵，将四幅图像嵌入新建的网格方阵中，即获得最终全画幅图像。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。