本發明涉及光學遙感成像技術領域，特別涉及基于旋轉的大幅寬光學成像方法。

背景技術：

光學遙感衛星的發展趨勢是大幅寬、高分辨率?，F有衛星成像系統通過成像相機擺動實現拍攝幅寬，所以現有衛星成像系統的分辨率和幅寬是兩個很難兼顧的指標，高分辨率大幅寬成像要求大口徑大視場相機與超大規模探測器配合，極大的增加了載荷設計難度，不利于衛星的成本控制與輕小型化。本發明提出方案的主要優勢是避免了使用超大規模探測器，并降低了大視場相機的設計難度。

技術實現要素：

本發明解決的問題是現有衛星成像系統很難兼顧分辨率和幅寬兩個指標，為解決所述問題，本發明提供基于旋轉的大幅寬光學成像方法。

基于旋轉的大幅寬光學成像系統的成像方法，包括：

步驟一、配置成像相機視軸與衛星對地軸夾角大于0°，成像相機繞衛星對地軸勻速旋轉；

步驟二、成像相機處于初始位置，成像一次；成像相機轉過一個角度，穩定后再次成像，前后兩次成像之間有重合區域；重復成像相機旋轉一個角度穩定后成像；

步驟三、完成360°旋轉，成像相機成像一次，保證與初始位置成像區域有重合；

步驟四、重復步驟二和三，直至衛星離開觀測區域上空。

進一步，成像相機與衛星相對固定，成像時，衛星繞對地軸勻速轉動。

進一步，成像相機通過旋轉機構連接于衛星平臺，成像相機與旋轉機構相對固定，成像時，旋轉機構繞衛星對地軸旋轉。

進一步，成像相機視軸與衛星對地軸的傾斜角度為：成像相機視軸繞衛星對地軸旋轉速度不能小于單位為rad/s，成像相機的幀頻為a為單個相機對星下點一次成像的幅面沿穿軌方向長度，b為單個相機對星下點一次成像的幅面沿軌方向長度,r為地球半徑，h為衛星軌道高度，v為衛星的飛行速度,l為要求的成像幅寬。

本發明還提供基于旋轉的大幅寬光學成像系統的成像方法，包括：

步驟a、配置成像相機視軸與衛星對地軸夾角大于0°，成像相機勻速旋轉，并同步成像；

步驟b、利用圖像復原算法進行去模糊處理，得到圖像。

進一步，成像相機視軸與衛星對地軸的傾斜角度為：成像相機視軸繞衛星對地軸旋轉速度不能小于單位為rad/s，成像相機的幀頻為a為單個相機對星下點一次成像的幅面沿穿軌方向長度，b為單個相機對星下點一次成像的幅面沿軌方向長度,r為地球半徑，h為衛星軌道高度，v為衛星的飛行速度,l為要求的成像幅寬。

本發明的優點包括：

本發明提供的方案在衛星運動過程中，成像相機繞衛星對地軸旋轉并拍攝，形成環形拍攝帶，調整衛星運動的線速度和成像相機旋轉速度之間的關系，可以滿足衛星運動過程中覆蓋的區域全拍攝，從而兼顧幅寬與分辨率，并且對成像相機無特別要求。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例提供的基于旋轉的大幅寬光學成像系統的相機安裝偏轉示意圖；

圖2是本發明第二實施例提供的基于旋轉的大幅寬光學成像系統的結構示意圖。

具體實施例方式

下文中，結合附圖和實施例對本發明的精神和實質作進一步闡述。

本發明實施例提供的基于旋轉的大幅寬光學成像系統包括：衛星、成像相機，所述成像相機視軸與衛星對地軸夾角大于0°，成像過程中相機繞衛星對地軸旋轉。所述成像相機可以直接連接于衛星，衛星在行進中同時衛星對地軸旋轉，帶動相機繞衛星對地軸旋轉；也可以是衛星與成像相機之間安裝有旋轉裝置。

衛星在軌運行時，成像相機開機對地成像，過程中旋轉機構360度旋轉，成像相機對地拍攝得到圓環形區域。通過衛星前向飛行，相機成像的新圓環形成像區域與之前成像得到的圓環形區域有一定的重疊，以保證對成像區域內的無縫覆蓋。申請人通過限定衛星行進中線速度和成像相機的安裝參數以及旋轉參數，實現衛星行進過程中，成像相機對所述環形拍攝帶直徑所限定的區域拍攝；從而提高拍攝幅寬，并且對相機口徑無額外要求，即兼顧了幅寬和分辨率。

第一實施例

如圖1所示，本實施例中，采用一個成像相機，成像相機直接連接于衛星平臺，衛星平臺連接帆板。單個相機對星下點一次成像的幅面大小為a×b(穿軌方向長度×沿軌方向長度),地球半徑為r，衛星軌道高度為h，衛星的飛行速度為v,為了實現幅寬為l的大幅寬觀測需求，需要將相機視軸與衛星對地軸的傾斜角度為：

為了保證成像覆蓋區域無遺漏，要求成像相機旋轉一圈，衛星的前進距離不能大于b，因為僅使用一個相機進行旋轉成像，則衛星旋轉速度不能小于單位為rad/s，若使用n個相機均勻分布實現旋轉成像，則衛星平臺或旋轉機構的旋轉速度為若保證相鄰兩次成像有50％的重合，以便于后期的圖像處理，則相機的幀頻

第二實施例

如圖2所示，所述成像相機包括第一相機1和第二相機2，所述成像相機為面陣相機。當使用兩個相機時，兩個相機對稱安裝，相機視軸所在平面與衛星的對地軸平行，相機視軸與衛星對地軸的夾角均為

在本發明的其他實施例中，還可以根據應用需求對成像相機的數量及安裝參數做適應性的修改，成像相機可以設為對稱的兩個相機、呈等邊三角形分布的三個相機、非均勻的向同一方向偏轉的幾個相機等等，其核心即是相機視軸與星體對地軸成一定角度安裝，通過旋轉機構360度旋轉實現環形或扇形區域覆蓋，通過衛星的飛行實現沿軌方向的全覆蓋。即要調整衛星運行速度與成像相機安裝參數及運動參數的關系，使得成像相機的各個環形拍攝區域重合區域足夠大，滿足對星下拍攝區域完全覆蓋的需求，同時優化調整衛星運行速度與成像相機安裝參數及運動參數的關系，避免重復過大，增加數據處理量。

本發明提供的所述的基于旋轉的大幅寬光學成像系統的成像方法有兩種模式，第一種模式包括：

步驟一、成像相機勻速旋轉；

步驟二、成像相機處于初始位置，成像一次；成像機構轉過一個角度后停止轉動待穩定后再次成像，前后兩次成像之間有重合區域；然后重復旋轉-停止-穩定-成像的步驟；

步驟三、完成360°旋轉，成像相機成像一次，保證與初始位置成像區域有重合；

步驟四、重復步驟二和三，直至衛星離開觀測區域上空。

后續還包括對成像數據進行處理，去掉重復部分得到整個幅寬內的圖像，具體數據處理方法已為本領域技術人員所熟知，再此不再闡述。

第二種模式包括：

步驟a，成像相機360°勻速旋轉，成像相機同步成像；

步驟b，利用圖像復原算法進行去模糊處理，得到圖像。

對圖像進行去模糊處理的方法已為本領域人員所熟知，不再詳述。

第一種模式相對于第二種模式的優點在于成像相機在穩定狀態成像，成像效果好，但是相對耗時。第二種模式相對于第一種模式的優點是成像相機處于勻速運動狀態，對整個幅寬進行成像的時間短，但是后續數據處理工作量大。