星载微光立体CCD相机成像系统设计-论文.pdf

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1、第35卷第3期遥测遥控Vo1．35．№．32014年5月JournalofTelemetry，TrackingandCommandMay2014星载微光立体CCD相机成像系统设计胡晓华，张红雷，夏明，郝朝霞(北京5111信箱北京100094)摘要：为了监测夜间和晨昏时段的低云大雾以及实现云的三维立体成像，设计星栽微光立体CCD相机。综述星载微光成像和光学立体成像的国内外研究现状，介绍用于空间对地观测的微光成像和立体成像的基本原理，初步设计用于星载的微光立体CCD相机成像系统，并分析了刈幅宽度、体视深度、高程分辨率等技术参数的实现结果。关键词：微光立体CCD相机；成像系统；微光成像；立

2、体成像中图分类号：TP702文献标识码：A文章编号：CN11—1780(2014)03-0043-06DesignofSpaceborneShimmerTridimensionalCCDCameraImagingSystemHuXiaohua，ZhangHonglei，XiaMing，HaoZhaoxiaAbstract：Inordertodetectlowcloudsandheavyfogduringnighttimeandtwilight，aswellasachievethree·dimensionalimagingofthecloud，aspacebomeshimmertrid

3、imensionalCCDcameraisdesigned．Inthispaper，theresearchstatusofthespacebomeshimmerimagingandoptictridimensionalimagingathomeandabroadissurveyed．Then，itintroducestheprinciplesofshimmerandtridimensionalimagingwhichareusedtoobservetheearthfromspace．Finally，itdesignsaspaceborneshimmertridimensionalCC

4、Dcameraimagingsystem，andtheachievedresultsoftechnologyparameterssuchascameraswath，stereodepthandelevationresolutionareanalyzed．Keywords：ShimmertridimensionalCCDcamera；Imagingsystem；Shimmerimaging；Tridimensionalimaging引言近年来的高技术战争表明，夜间和晨昏时段是作战的多发时段，而低云大雾严重影响作战行动⋯，由于红外云图不易区分低云大雾与地表，普通可见光成像设备又难以在低照

5、度条件下工作，因此微光云图是判断夜间和晨昏时段是否存在低云大雾的最有效手段。此外，目前气象海洋卫星测得的信息都是平面的，都是云的水平分布，得不到真正的三维立体云图。而云的立体结构对天气系统模型的构建和准确预报都具有极其重要的意义l2J。目前，三维立体成像技术在测绘等领域均得到广泛应用，效果良好。将此技术应用到云的立体成像，可以更好地构造出云的三维模型，监测低云大雾。目前，世界上还没有同时具备立体和微光成像能力的相机。鉴于微光成像技术和三维立体成像技术的日益成熟，在前期研制样机的经验基础上，提出一个用于气象海洋卫星的星载微光立体CCD(Charge—coupledDevice，电荷耦合

6、元件)相机模型。它通过卫星的飞行运动进行扫描，经过数据匹配、三维重建，可以解算出云的数字高程模型，获得高动态范围和高空间分辨率的三维立体云图，可在多种光照条件下有效监测低云大雾]。本文在分析国内外微光成像和立体成像的研究现状及发展趋势的基础上，对其成像原理做了介绍，初步设计了用于星载的微光CCD线阵扫描的立体成像系统，并分析了刈幅宽度、体视深度、基高比和高程分辨率等技术参数的实现结果。1国内外研究现状1．1微光探测技术微光云图成像技术是指夜间和晨昏等低照度条件下获得可见光图像的相关技术。目前世界上唯一收稿日期：2014-01-03·44·胡晓华等，星载微光立体CCD相机成像系统设计第

7、35卷第3期用于微光云图探测的业务化微光成像载荷是美国国防气象卫星DMSP(DefenseMeteorologicalSatelliteProgram)Block卫星上的业务线扫描系统OLS(OperationalLinescanSystem)。DMSP卫星采用双星运行体制，分为06：00am轨道卫星和10：30am轨道卫星，双星的重复观测周期为12小时。星上搭载的业务线扫描系统OLS由两个光学望远镜和一个光学倍增管组成，可以获得夜间1／4月光条件下微光可