【技术实现步骤摘要】
支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器及航空相机
[0001]本专利技术涉及航天航空
，尤其涉及一种支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器及航空相机。
技术介绍
[0002]在航空相机成像过程中，侦察机(载机)会根据战术的需求进行调整，如：俯仰、偏航、横滚以及复合的运动等。载机姿态调整及复合运动变化会使载机上的航空相机的成像系统在像面上产生像移，从而导致光学系统的成像性能下降，严重时甚至会造成图像模糊，无法使用。对应不同的飞行姿态及复合运动状态，如图1(a)所示，影像在航空相机探测器像面上会留下不同的像移轨迹，如图1(b)所示，矢量的长度表示图像的运动幅度，箭头的方向表示图像运动的方向，对于阵列的不同部分，幅度和方向是不一样的。这种在载机不同的飞行姿态及复合运动状态下探测器像面上大小和方向均不相同的像移称为多自由度像移。
[0003]目前发展起来的像移补偿方法主要从三个角度出发：一是采用电子学手段，研制具有时间延迟积分(Time Delay and Integration，TDI)功能或者面阵CCD的CCD器件，针对具体CCD器件采用电荷转移驱动技术来控制积分时间内CCD的电荷转移速度，就可以进行像移补偿；二是对图像处理算法进行研究，通过后期图像处理实现模糊图像的清晰化或纠正像旋转，但是会损失图像信息；三是采用运动控制技术，通过控制曝光时间、惯性稳定平台、变换镜头、快速反射镜等来补偿运动成像引起的像移。这种方法需要改进机械结构，对结构精度、可靠性、稳定性、复杂度、重量控制、成本控制的要求非常高。>[0004]但是，上述方式中，目前报道的电子式像移补偿方法主要是利用TDICCD进行前向像移补偿及阶梯式分块补偿航空异速像移，而对航空相机横滚、俯仰、偏航及以上复合的多自由度运动没有给出一个好的解决方案，严重制约了像移补偿技术及高端CCD(支持横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动片上补偿CCD)的研制。图象式像移补偿方法是一种事后补偿方法，不具有实时性。运动控制技术补偿方法需要增加机械和光学补偿系统，但机械、光学补偿系统会大幅增加航空相机的重量及体积。
技术实现思路
[0005]基于此，本专利技术提出了一种支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器及航空相机，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。本申请的支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器及航空相机能够在不增加、移动硬件的前提下，进行横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动的片上补偿，且能够降低成像系统质量、体积、功耗和成本。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，包括：
[0007]预设数量个探测器单元，多个探测器单元均呈面阵排列，且相邻探测器单元之间垂直正交排列；
[0008]预设数量个电荷速度控制模块，每个电荷速度控制模块与一个探测器单元电性连接，用于驱动探测器单元中的电荷沿预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；
[0009]预设数量个移位寄存器，每个移位寄存器分别与一个探测器单元、电荷处理及输出模块电性连接，用于将探测器单元像移补偿后的电荷信息输送至电荷处理及输出模块；
[0010]电荷处理及输出模块，用于将每个移位寄存器输送的电荷信息进行整合后输出。
[0011]优选的是，所述支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，预设数量个探测器单元包括：
[0012]第一探测器单元、第二探测器单元、第三探测器单元、第四探测器单元，第一探测器单元、第二探测器单元、第三探测器单元、第四探测器单元均呈面阵排列，第一探测器单元与第二探测器单元垂直正交排列，第二探测器单元与第三探测器单元垂直正交排列，第三探测器单元与第四探测器单元垂直正交排列，第四探测器单元与第一探测器单元垂直正交排列。
[0013]优选的是，所述支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，预设数量个电荷速度控制模块包括：
[0014]与第一探测器单元电性连接的第一电荷速度控制模块，用于驱动第一探测器单元中的第一电荷沿第一预设方向进行电荷转移；
[0015]与第二探测器单元电性连接的第二电荷速度控制模块，用于驱动第二探测器单元中的第二电荷沿第二预设方向进行电荷转移；
[0016]与第三探测器单元电性连接的第三电荷速度控制模块，用于驱动第三探测器单元中的第三电荷沿第三预设方向进行电荷转移；
[0017]与第四探测器单元电性连接的第四电荷速度控制模块，用于驱动第四探测器单元中的第四电荷沿第四预设方向进行电荷转移。
[0018]优选的是，所述支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，预设数量个移位寄存器包括：
[0019]分别与第一探测器单元、电荷处理及输出模块电性连接的第一移位寄存器，用于将第一探测器单元像移补偿后的第一电荷信息输出至电荷处理及输出模块；
[0020]分别与第二探测器单元、电荷处理及输出模块电性连接的第二移位寄存器，用于将第二探测器单元像移补偿后的第二电荷信息输出至电荷处理及输出模块；
[0021]分别与第三探测器单元、电荷处理及输出模块电性连接的第三移位寄存器，用于将第三探测器单元像移补偿后的第三电荷信息输出至电荷处理及输出模块；
[0022]分别与第四探测器单元、电荷处理及输出模块电性连接的第四移位寄存器，用于将第四探测器单元像移补偿后的第四电荷信息输出至电荷处理及输出模块。
[0023]优选的是，所述支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，第一电荷的转移速度与第一探测器单元的像移速率一致，第二电荷的转移速度与第二探测器单元的像移速率一致，第三电荷的转移速度与第三探测器单元的像移速率一致，第四电荷的转移速度与第四探测器单元的像移速率一致。
[0024]优选的是，所述支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，第一探测器单元、第二探测器单元、第三探测器单元、第四探测器单元的分辨率均为1024*1024，单个像元的大小为9um，支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器的分辨率为4096*4096。
[0025]第二方面，本专利技术还提供了一种支持多自由度像移补偿功能的航空相机，包括：可见光探测器镜头、探测器控制及驱动模块、探测器信号处理及输出模块和如上所述的支持
多自由度像移补偿功能的可见光探测器，可见光探测器分别与可见光探测器镜头、探测器控制及驱动模块、探测器信号处理及输出模块连接；
[0026]可见光探测器镜头用于收集目标景物的反射光并将反射光聚焦于可见光探测器上；
[0027]可见光探测器用于将光信号转化为电信号并进行多自由度的像移补偿；
[0028]探测器控制与驱动模块用于驱动可见光探测器工作；
[0029]探测器信号处理及输出模块用于将可见光探测器输出的电信号进行处理后输出。
[0030]本专利技术的一种支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器及航空相机，相对于现有技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术的支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器及航空相机，包括：预设数量个本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，其特征在于，包括：预设数量个探测器单元，所述多个探测器单元均呈面阵排列，且相邻探测器单元之间垂直正交排列；预设数量个电荷速度控制模块，每个电荷速度控制模块与一个探测器单元电性连接，用于驱动所述探测器单元中的电荷沿预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；预设数量个移位寄存器，每个移位寄存器分别与一个探测器单元、电荷处理及输出模块电性连接，用于将所述探测器单元像移补偿后的电荷信息输送至电荷处理及输出模块；所述电荷处理及输出模块，用于将每个移位寄存器输送的电荷信息进行整合后输出。2.如权利要求1所述的支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，其特征在于，所述预设数量个探测器单元包括：第一探测器单元、第二探测器单元、第三探测器单元、第四探测器单元，所述第一探测器单元、第二探测器单元、第三探测器单元、第四探测器单元均呈面阵排列，所述第一探测器单元与所述第二探测器单元垂直正交排列，所述第二探测器单元与所述第三探测器单元垂直正交排列，所述第三探测器单元与所述第四探测器单元垂直正交排列，所述第四探测器单元与所述第一探测器单元垂直正交排列。3.如权利要求2所述的支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，其特征在于，所述预设数量个电荷速度控制模块包括：与所述第一探测器单元电性连接的第一电荷速度控制模块，用于驱动所述第一探测器单元中的第一电荷沿第一预设方向进行电荷转移；与所述第二探测器单元电性连接的第二电荷速度控制模块，用于驱动所述第二探测器单元中的第二电荷沿第二预设方向进行电荷转移；与所述第三探测器单元电性连接的第三电荷速度控制模块，用于驱动所述第三探测器单元中的第三电荷沿第三预设方向进行电荷转移；与所述第四探测器单元电性连接的第四电荷速度控制模块，用于驱动所述第四探测器单元中的第四电荷沿第四预设方向进行电荷转移。4.如权利要求3所述的支持多自由度像移补偿功能的可见光探测器，其特征在于，所述预设数量个移位寄存器包括：分别与所述第一探测器单元、所述电荷处理及输出模块电性连接的第一移...
【专利技术属性】
技术研发人员：任航，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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