一種定點拍攝式航測相機凸輪像移補償機構控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及采用凸輪相移補償機構的航測相機在定點拍攝工作方式下對凸輪機 構的控制方法，屬于航測相機技術領域。
【背景技術】
[0002] 航測相機工作時，由于曝光時間內載體存在前向運動，導致場景所成的像在像面 上的移動，即產生前向像移。前向像移導致圖像退化，表現為圖像拖尾、灰度失真、對比度和 分辨率下降，必須要進行補償才能滿足航測相機清晰成像的要求。
[0003] 常用的前向像移補償方式有機械式像移補償、光學式像移補償和電子像移補償。 機械式像移補償是利用機械結構實現曝光時感光介質或傳感器隨影像的運動而移動。在 CCD航測相機中常用的結構為將CCD安裝在移動底座，利用壓電晶體或凸輪等結構驅動底 座在曝光時進行相應移動。光學式像移補償是通過旋轉和移動光學元件，常用擺鏡，使像在 焦面保持相對靜止。電子像移補償主要針對CCD相機，利用CCD電荷轉移驅動技術使電荷 包轉移與像移同步，實現像移補償。
[0004] 光學式像移補償對相機的光機結構有特殊的要求，主要用于長焦全景相機中。電 子像移補償不需要額外的光機結構，有利于相機體積和重量的控制，但受到傳感器類型的 限制，對于不是采用CCD作為傳感器的相機、行間轉移型CCD相機、Bayer格式的彩色CCD相 機等無法使用電子相移補償。在該種情況下，航測相機一般采用機械式像移補償。本發明 主要針對凸輪式像移補償機構。
[0005] 凸輪式像移補償機構的傳統工作方式為；根據凸輪的結構參數，載體速高比信息 得到凸輪轉動速度，當凸輪運動到有效推程起點時，發出外同步信號，觸發相機曝光成像。 由于像移補償速度W及拍攝的航向重疊率均與速高比相關，通過設計凸輪的結構參數，可 W保證補償速度和重疊率要求。在定點拍攝式航測相機中，事先規劃了航帶上的拍攝點的 位置，要求相機在載體運動到設定的拍攝點時曝光成像，而凸輪機構傳統的工作方式下拍 攝點的位置取決于機構啟動運轉的時刻，具有隨機性，無法滿足定點拍攝的要求。此外，在 傳統工作方式下，凸輪的結構參數直接決定了凸輪轉速，進而決定了拍攝間隔和航向重疊 率。因此其航向重疊率是固定的，無法靈活設置。

【發明內容】

[0006] 為了解決凸輪式像移補償機構傳統控制方式下拍攝點不確定、航向重疊率無法靈 活設置的不足，本發明提供了一種適用于定點拍攝式航測相機的凸輪像移補償機構控制方 法。
[0007] 本發明采用的技術方案如下：一種定點拍攝式航測相機凸輪像移補償機構控制方 法，所述的凸輪像移補償機構包括凸輪、光電對管、凸輪座、聯軸節、電機座、驅動電機W及 控制系統；凸輪和光電對管安裝在凸輪座上；光電對管的發射器和接收器分別位于凸輪兩 偵U，結合凸輪上的通孔來確定凸輪的初始位置；驅動電機安裝在電機座上，電機轉軸和凸輪 通過連軸節連接和傳動；控制系統包括控制器和驅動器，控制驅動電機按要求運動。所述的 凸輪像移補償機構安裝在CCD底座旁，利用彈黃的拉力使CCD底座在凸輪運動過程中始終 保持與凸輪的接觸；所述的凸輪像移補償機構的具體控制方法為：
[000引 （1)在拍攝之前，所述的凸輪像移補償機構位于初始位置，并保持靜止狀態；
[0009] (2)定點拍攝式航測相機主控系統利用GI^S位置測量信息預測到達設定拍攝點的 時刻，根據速高比得到像移補償速度參數，在到達拍攝時刻之前一段時間，將補償速度參數 發送到凸輪像移補償機構的控制系統；
[0010] (3)定點拍攝式航測相機主控系統根據補償速度計算加速時間，得到所述的凸輪 像移補償機構的啟動時刻，發送到定點拍攝式航測相機同步系統，定點拍攝式航測相機同 步系統在所述的凸輪像移補償機構啟動時刻發出同步脈沖，啟動所述的凸輪像移補償機構 運動；
[0011] (4)所述的凸輪像移補償機構驅動電機在控制系統控制下，按設計的運動曲線加 速，使凸輪達到要求的補償速度，在拍攝時刻進入凸輪推程角范圍，在曝光時間內，凸輪保 持在推程角范圍內；
[0012] (5)曝光完成后，凸輪繼續運動，并在下個拍攝點之前回到初始位置并停止，完成 一個拍攝點的拍攝。
[0013] 進一步的，步驟（1)中，在上電初始化時，凸輪機構利用光電對管尋找初始位置， 在每完成一次拍攝凸輪回到初始位置后，利用光電對管驗證。
[0014] 進一步的，步驟（4)中，設計凸輪的運動曲線為勻加速曲線，凸輪從初始位置開始 W恒定加速度加速，到達設定的像移補償速度后保持勻速，直到進入推程角范圍，該過程凸 輪具有相同的角位移量，根據角位移量和設計的加速度大小，計算得到凸輪啟動時刻相對 于拍攝時刻的提前量。
[0015] 進一步的，步驟（4)中，采用步進電機對凸輪機構進行控制，根據凸輪運動的"角 位移-時間"曲線，按照步進電機步距角的大小進行離散化，得到步進電機控制脈沖的發送 時刻。
[0016] 進一步的，步驟（4)中，采用微控制器的定時器和比較器功能實現步進電機脈沖 時刻控制，根據設計的電機運動曲線，離散化后計算相鄰脈沖的時間差，形成定時器周期參 數查找表，在電機加速過程中順序加載周期參數，減速過程中逆序加載周期參數，并對脈沖 個數進行計數，保證當速度減為0時，凸輪回到初始位置。
[0017] 本發明的積極成果：
[0018] 1.本發明通過對凸輪像移補償機構的運動曲線的設計和運動過程的精確控制，保 證凸輪在要求的時刻W設定轉速進入推程角范圍，保障了航測相機拍攝時刻像移補償速度 的要求，解決了凸輪像移補償機構傳統工作方式下拍攝點不確定、航向重疊率無法靈活設 置的問題，適用于定點拍攝式航測相機。
[0019] 2.本發明設計了一種基于脈沖時刻的步進電機控制方法，通過對步進電機"角位 移-時間"曲線按照步距角離散化得到步進脈沖的發送時刻，建立查找表，利用微控制器常 見的定時