Научная статья на тему 'Методика уточнения положения оптической оси изобразительной системы космического аппарата наблюдения'

Методика уточнения положения оптической оси изобразительной системы космического аппарата наблюдения Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
41
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Кузнецов П. К., Корнев А. П.

Предложена методика определения пространственной ориентации оптической оси оптической системы (ОС) космического аппарата наблюдения по анализу векторного поля скоростей движения изображения подстилающей поверхности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Кузнецов П. К., Корнев А. П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Методика уточнения положения оптической оси изобразительной системы космического аппарата наблюдения»

УДК68К2

П. К. Кузнецов, Л.П. Корнев

МЕТОДИКА УТОЧНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НАБЛЮДЕНИЯ

В работе предложена методика определения пространственной ориентации оптической оси оптической системы (ОС) космического аппарата наблюдения по анализу векторного поля скоростей движения изображения подстилающей поверхности. Для общего случая получены соотношения, связывающие параметры указанного векторного поля со скоростью движения подстилающей поверхности. Обоснован выбор тестового движения КА, которое предлагается использовать для вычисления ориентации оптической оси. Приведены результаты компьютерных экспериментов для ряда типовых ситуаций, которые показали эффективность предложенной методики.

Качество снимков Земли из космоса определяется не только разрешающей способностью оптической системы, которая в настоящее время находится на пределе технической возможности, но и другими факторами, в том числе:

- движением космического аппарата;

- дисторсией и неизопланатичностью оптической системы;

- неточностью информации о пространственном положении оптической оси.

В данной работе рассматривается последний из перечисленных факторов, а именно предлагается использовать информацию о векторном поле скоростей движения изображения, получаемого при специальном тестовом движении космического аппарата, для уточнения положения оптической оси.

Рассмотрим процесс космической съемки поверхности Земли космическим аппаратом (КА), двигающимся по околоземной орбите.

В работе используются следующие системы координат (рис. 1):

- 8ХУ7, оси которой неподвижны относительно Земли;

- 5]Х]У]2]> оси которой параллельны одноименным осям системы координат БХУ2, а центр 5у совпадает с центром масс (ЦМ) КА;

- 5]Х}у}21, жестко связанная с КА; для определенности будем считать, что продольная ось носителя совпадает с осью Б]Х]',

- $2Х2У2г2’ Центр которой 5? совмещен с передней главной точкой оптической системы, при этом оптическая ось оптической системы (ОС) совмещена с осью 5^2^;

- оху картинной плоскости Рф оптической системы, оси которой параллельны одно-

именным осям системы координат $2Х2У2г2> а Центр о находится на оптической оси оптической системы на расстоянии -/ от центра системы координат (/" “ заднее

фокусное расстояние оптической системы).

Положение связанной с КА системы координат £]х]у]2} относительно системы координат Ж задано вектором Хн=Хн(0=(*"н<0 ЗД) 2Н(0)Т (Г- знак транспонирования) и матрицей преобразования координат А°=А°(1:)=(агу(1)) (г - номер строки,./ - номер столбца, г, /=1,2,3), элементы которой равны косинусам углов между осями систем координат 3]х]у]?] и 5ХУ2.

Угловое положение системы координат 5/л}ууг] относительно системы координат 5ХУ2 и, следовательно, относительно системы координат 8}Х] У}2[ будем определять углами рыскания (курса) - 02, тангажа -ау и крена - ах (см. рис. 1).

Угол рыскания % характеризует КА вокруг оси &]2\. Он измеряется как угол между осью $1х\ и проекцией этой оси на плоскость 5/Х/Г/.

Угол тангажа ау измеряется между продольной осью КА 8\х\ и горизонтальной плоскостью 5]Х]¥/. Этот угол получается в результате поворота КА вокруг оси 5/ К/

Угол крена ах появляется в результате поворота КА вокруг оси 5]Х] и измеряется между направлением поперечной оси 5/уу КА и плоскостью

Переход от системы координат 8]Х}У]Х1 к системе координат 5\х{у\ осуществляется путем трех последовательных поворотов на угол рыскания (%), тангажа (осу) и крена (%) (см. рис. 1).

Рис. 1. Системы координат

Положение системы координат Б2Х2У2^2 относительно системы координат З’/яуу угу задано вектором 8і82=0с72 У12 212^ и матрицей преобразования координат А'=А'(1)=(а'у(Ч)) {і -номер строки, у - номер столбца, і, /=1,2,3), элементы которой равны косинусам углов между осями систем координат 5^2У222 и 5уя ууугу.

Заметим, что в идеальном случае оси $2Х2У222 параллельны одноименным осям системы координат 5}Х}уіг}. Однако по разным причинам положение $2*2У222 относительно 5у*7.уугу может меняться. В идеальном случае А' = Е, где Е ~ единичная матрица.

Для простоты будем считать, что центры 5] и 5^ совмещены, т.е. в і в2=(0 О 0)Т.

С учетом этого матрица преобразования координат из ЗХУХ в $2х2У2г2 будет выглядеть следующим образом:

А(0 = А'(0-А°(0- (1)

Зададим на поверхности Земли точку М, положение которой в системе координат ЯХУ2 задано вектором Хм=(Ад/ Уд/ 2д/)Т, а в подвижной системе координат $2Х2У222 ~ вектором 52М={*д/ ум гму. В картинной плоскости ОС точке М будет соответствовать ее изображение в точке т, положение которой в системе координат Э2Х2У222 задано вектором хт= (хт ут

-ЛТ.

Из рис. 1 следует векторное равенство, связывающее координаты точек Лд/ плоскости объектов и точек хт плоскости изображений:

142

хт(0 = А(ХМ, О А(0 (Хм - ХН(0)=ЯХМ, хН); *(ХМ,0 = I хт I /1 82М | = -/(Азф (ХМ - ХН(0 -г12№К

где А_?(0 - матрица-строка, являющаяся третьей строкой матрицы А(Г): Аз(0=(а; а 32 а33)-Обратное преобразование имеет вид

Как уже отмечалось выше, в идеальном случае оптическая ось ОС параллельна оси однако на практике в силу целого ряда причин параллельность нарушается и возникает угловое рассогласование (УР) между &2Х2У222 и $1Х1У121> притом данное рассогласование меняется со временем.

Наличие рассогласования приводит к ухудшению измерительных свойств снимков, сделанных в процессе космической съемки. Поэтому актуальной является задача определения указанного рассогласования.

В данной работе рассматривается методика измерения рассогласования на основе анализа векторного поля скоростей движения изображения. План дальнейшего изложения следующий. Дается определение движения изображения, а также выводится уравнение движения изображения. Далее описывается тестовое движение КА, которое предлагается использовать для вычисления искомого углового рассогласования. После этого приводится методика измерения углового рассогласования и результаты компьютерных экспериментов для ряда типовых ситуаций.

Проекция поверхности Земли на плоскость изображения ОС с течением времени претерпевает изменения, которые связаны с механическим движением КА. В один момент времени часть поверхности Земли проектируется в одну область плоскости изображения ОС, а в следующий момент времени проекция этой части поверхности находится в другой части плоскости изображения. Такие изменения в плоскости изображения ОС можно назвать кажущимся движением изображения или просто движением изображения.

Для получения уравнения движения изображения зафиксируем точку с координатами X в плоскости объектов (см. рис. 1) и вычислим полную производную по времени от вектора х(0, характеризующего положение на картинной плоскости точки т, являющейся изображением некоторой точки М плоскости объектов. Точка изображения т меняет свое положение на картинной плоскости в силу движения КА. После несложных преобразований получаем следующее соотношение:

ХМ(0 = АТ(1) (ВД хт + ХН(0) - И(Хц1, ХН); Щ) = -ЪнО) (С3(1) хт),

(3)

где С(0 - матрица А-1(0, С^(0 - матрица-строка, являющаяся третьей строкой матрицы С(1):

X =

.7- ,Г

—/ *А3 А (со) х х - А А (со) х + ААУн + А/^АзУцх,

(4)

I = -/ - СОП5( ;

л = Сзх гн"1;

( V’ *

Уи = Ух Уу У7 - Х„ -вектор скорости поступательного движения 5?,

\

а = (ах о.у - вектор угловой ориентации $2Х2У222 в 5ХУХ\ (о = (а^х (Оу й^)Т - вектор угловых скоростей;

- высота орбиты;

дС,

да

. г

Матрица А А (со) имеет вид;

. т

А А {(й)=ВіО)г+Вуб)у+Вх<і)х,

(5)

где

в7 =

-соэсх V совей 5тау соза

соэа^- совау -эта^ со5ак

Ву =

1х О

-зіпа^

0 5Іпал-

-зіпа^ 0

СОБ ОС ^ 0

ООО

її ч О 0 1

0 1 0

О

О

этау

О

(б)

Соотношение (4) будем называть уравнением движения изображения, а X - вектор скоро-

сти движения изображения в точке X .

Заметим, что в уравнение движения изображения (4) входят:

- вектор поступательного движения центра системы координат ОС;

- ориентация системы координат ОС в пространстве 5Х¥2\

— угловая скорость вращения системы ОС в пространстве 5ЛТ2;

— Высота орбиты-

Множество векторов { X } по всему изображению образует векторное поле скоростей движения изображения, которое в дальнейшем будем обозначать У(х, •, • ,..), где точками обозначены параметры, от которых может зависеть векторное поле. Данные параметры конкретизируются при выполнении фактических измерений.

Будем различать векторное поле У0 = У0(х, •, • ...)) компоненты которого рассчитываются по соотношению (4), и измеренное (восстановленное в результате измерений) векторное поле скоростей Уи = Уи(х, •, *...)■

Векторное поле Уи может быть восстановлено в конечном множестве точек {х|} изображения, например, методом функционализации [1, 2]. Назовем точки {х^}, для которых восстанавливаются векторы скорости, узлами измерения.

В силу технических ограничений фотоприемной аппаратуры КА представляется возможным восстанавливать векторы скоростей движения изображения лишь для тех точек картинной плоскости, которые расположены на оси Оу. Поэтому далее будем рассматривать лишь векторные поля, узлы которых расположены только на оси Оу плоскости изображения (рис. 2),

Р и с. 2, Векторное поле скоростей движения изображения

Стоит отметить, что в зависимости от технических характеристик ОС и фотоприемной аппаратуры КА, а также от ряда других факторов, частота и точность восстановления векторного поля скоростей движения изображения может быть различной. Количество узлов, в которых возможно восстановление скоростей движения изображения, также зависит от технических возможностей используемой системы определения параметров движения изображения. Опре-

деление (восстановление) векторов скоростей движения изображения представляется ВОЗМОЖНЫМ лишь в некотором ограниченном числе узлов измерения.

Поэтому далее будем рассматривать лишь подмножество векторного поля, состоящее из конечной совокупности векторов скоростей движения изображения для некоторого фиксированного набора точек оси Оу картинной плоскости ОС.

Как уже отмечалось, скорость движения изображения в соотношении (4) зависит от таких величин, как ориентация оптической системы, угловая скорость движения оптической системы, орбитальная скорость движения и высота орбиты. Поэтому ка основе сопоставления векторных полей Уи и У0 появляется возможность вычисления (или уточнения) всех или части параметров, участвующих в соотношении (4). Возвращаясь к рассматриваемой в данной работе задаче, примем далее следующие допущения:

- угловая скорость движения ОС совпадает с угловой скоростью КА;

- орбитальная скорость движения ОС совпадает с орбитальной скоростью КА;

- высота орбиты ОС совпадает с высотой орбиты КА.

В силу принятых допущений становится возможным определить угловое рассогласование между системами координат 52Х2У222 К^1Х1У121 на основе сопоставления векторных полей Уи

Для определения данного углового рассогласования предлагается выполнять следующее тестовое движение КА.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Движение КА должно происходить так, чтобы в процессе выполнения всего тестового движения ось рыскания была параллельна нормали к поверхности Земли в подспутниковой точке, и относительно оси рыскания КА совершал вращение с некоторой заданной угловой скоростью, ’

Ориентация КА в начальный момент такова: ось рыскания параллельна нормали к поверхности Земли в подспутниковой точке, оси крена и тангажа перпендикулярны направлению движения и расположены в плоскости, параллельной касательной плоскости к поверхности Земли в подспутниковой точке.

Вращение КА осуществляется следующим образом; относительно оси крена вращения не происходит, относительно оси тангажа вращение происходит со скоростью, равной угловой орбитальной скорости, вращение относительно оси рыскания осуществляется с заданной постоянной угловой скоростью.

Высота орбиты известна и не меняется. Орбитальная скорость движения КА также известна.

В процессе выполнения описанного тестового движения ввиду наличия углового рассогласования между системами координат $2х2У2г2 и $1Х1У121 оптическая ось ОС будет совершать коническое движение вокруг оси рыскания.

В силу того что рассматриваются орбиты с небольшими высотами, а также оптические системы с небольшим полем зрения, поверхность Земли в поле зрения оптической системы можно принять плоской. Так как тестовое движение составлено таким образом, чтобы ось рыскания всегда была параллельна нормали к подспутниковой точке, то всю поверхность Земли, попадающую в поле зрения оптической системы в ходе выполнения рассматриваемого тестового движения, можно принять за плоскость. Поэтому тестовое движение с учетом данного допущения упрощается и описывается следующим образом.

Поверхность Земли считается плоскостью. КА движется по прямой, параллельной плоскости поверхности Земли, со скоростью, равной орбитальной скорости движения КА. Расстояние между прямой и плоскостью равно высоте орбиты.

Итак, получаем

ос = (О О %)Т; со = (0 0 о^)т;

(V)

Далее рассмотрим предлагаемую методику определения искомого углового рассогласования положения осей в описываемом движении. Для этого сделаем следующее важное допущение.

Будем считать, что угловое рассогласование достаточно мало. Следовательно, с учетом малости углового рассогласования будем считать, что соотношение (1) примет вид

А = А(а + Да); (8)

а° = а + Ла, (9)

где а = (% Оу Ох) - это вектор ориентации Да = (ДаЛ &ау Даг) - искомое угловое

рассогласование между 8}Х1У}г1 и 32х2у2г2, притом Дах, Аау, Да2 - это малые величины, и

относительно них при преобразованиях допускается выполнять линеаризацию.

С учетом параметров рассматриваемого тестового движения (7) и набора узлов измерения (см. рис. 2) имеем

а° = (Д ах Аау + Д аг)\

х = (0 у -/).

С учетом (7)ЧЮ) уравнение движения сцены (4) сводится к виду

(Ю)

х =

( V '

со./ н—— ^собя. 0 0

V у2 V

-2—*-у51па. со.—+ 6)./---------------— усоза. 0

/

0

о

(А в/ Да, 0

Гу \

(о.у-— / соза.

V

—— / эта.

Очевидно, что в полученном соотношении третья компонента вектора скорости движения изображения вырождается в 0 и величина Даг отсутствует. Это наблюдение легко объяснимо: изображение движется в плоскости изображения, и учет третьей компоненты в рассматриваемом случае является избыточным, однако и определить значение Ааг не представляется возможным. Поэтому рассмотрение вектора х = (я: у г) оптической системы координат 52х2У2г2 является избыточным, и в дальнейшем будем рассматривать соответствующий ему вектор

Хкп = (я _у), расположенный в картинной плоскости Оху. Следовательно, полученное выше соотношение примет ВИД

г У ю./ + —*~усо%а:

- 2——

у3 У

о). — + ш./--------— усозаг.

*/ гиу \

Аах А а.

СО. у--—/С05СГ.

У

/ этет.

7 '

и

, (И)

где

скорость движения изображения точки в картинной плоскости Оху.

Стоит заметить, что в соотношении (11) углы ах и ау являются функциями от времени, т.е.

«, =«,(0:

=«,(')■

Методика расчета углового рассогласования с использованием соотношения (11) такова. В известные моменты времени 1 = 1.Х в узлах {xj}, j = 1..1Ч картинной плоскости ОС восстанавливаются векторные поля ’'/„(/]). Для каждого момента времени, в котором восстанавливаются векторные поля, известны все параметры, участвующие в соотношении (11), кроме углового ■рассогласования.

Таким образом, мы имеем Ь ■ N векторных соотношений вида (11), в которых являются неизвестными искомые величины Аах и Аау. Значения этих величин определим по метод; квазиобращений, для чего приведем соотношение (И) к виду

К) = А

/ \ ґ \

ХМ ■ Да + В

V ) \ }

= 1.Х і = і..н,

где

Да

ДсО

^Ла„,

- искомое угловое рассогласование,

ґ

*М 1 =

~2~-У} 5‘п(о) ш* У- + гаг/соза,(/,) £н / £н

В

г \

ХМ

На основе множества матриц А

х,,/^ и #|х,,/,

построим следующие матрицы, необ-

ходимые для применения метода квазиобращений:

А =

Л'1)

Х2,Л

X*,/.

XI, Г,

А\ Х2 ,/2

Хаг,Га

г. Ґ "

хм-В Х),/|

\ У

/ л

XI,/,

£ =

XI, 2-В

Х|,*-В х*,/.

Х2,|- 5 XI,/,

\ ( ч

Х2.2- В XI, 12

/ \ )

Х/„лг-5 Хлг,/А

Тогда вектор углового рассогласования в соответствии с методом квазиобращений вычисляется так:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дб =(аглУагВ.

Таким образом, в результате накопления информации о векторных полях в ходе одного поворота вычисляется вектор углового рассогласования осей.

Для практического изучения полученных соотношений был проведен ряд компьютерных экспериментов, целью которых являлось изучение зависимости точности вычисления углового рассогласования осей. Общая схема проведения компьютерных экспериментов такова.

і 47

Выбирается некоторое угловое рассогласование. Далее моделируется вращение КА на угол в 90° с некоторой выбранной угловой скоростью. В процессе поворота КА с некотором постоянным периодом вычисляется векторное поле скоростей движения изображения.

На каждое вычисленное векторное поле накладывается случайный шум, который моделирует неточность его измерения. Считается, что шум нормально распределенный, притом отдельные координаты векторов являются независимыми случайными величинами.

Зашумленное векторное поле скоростей движения изображения полагается измеренным фотоприемной аппаратурой векторным полем скоростей движения изображения.

После завершения поворота на 90° на основе множества измеренных векторных полей описанным выше методом квазиобращений вычисляется угловое рассогласование.

Заметим, что в процессе моделирования поворота угловые рассогласования считались неизменными.

Далее моделирование поворота КА на 90° и измерения векторных полей повторяется для накопления статистической информации, достаточной для выполнения оценки углового рассогласования. Считаем, что угловое рассогласование имеет распределение по нормальному закону. После накопления статистической информации (движение поворота на 90° моделируется 1000 раз) выполняется оценка оценки средних значений Дах и 4Оу и СКО ах и ау углового рассогласования. Оценки осуществляются методом максимальной достоверности.

Эксперименты проводились со следующими значениями параметров:

Z// е { 300, 600}, км;

g = 9.81 км/с, г = 6378 км, Ух = J g';

V + ZH

е { 0, 1,2 }, град/с;

N е {5, 11,18, 36 >;

а е { 0,25, 0,5, 1, 2, 3} пикселей - СКО случайного шума, накладываемого на восстановленные векторные поля;

L= 10 - количество промежуточных положений, в которых измерялось векторное поле. Таким образом, положения, в которых в процессе вращения КА вычислялось векторное поле скоростей движения изображения, задаются соотношением

«2 ^90° ■—i = 1.Х. '

2,1 L-1

Итого было выполнено 24 эксперимента. В каждом эксперименте выбранные угловые рассогласования принимали следующие значения:

Да* е { 0.25°, 0.5°, 1°, 2°, 4°, 5° };

Д ау € { 0.25е,0.5°,1°,2е,4°,5°}-

Таким образом, в каждом эксперименте выполнялось по серии расчетов для каждой комбинации Дах и ДОу. Описанный процесс для каждой пары &ах и Acty моделирования поворота повторялся, как уже отмечалось выше, 1000 раз. На основе полученных данных выполнялись оценки средних значений &ах и Дау и СКО стл и Gy углового рассогласования.

Далее приводится не сама оценка средних значений Дах и Дау, а максимальное отклонение оценки средних значений Дах и Дау от соответствующих точных значений углового рассогласования.

Анализ полученных результатов экспериментов позволил сделать следующие выводы.

С ростом числа узлов, в которых восстанавливается векторное поле, погрешность вычисления углового рассогласования уменьшается.

При движении КА без вращения относительно оси рыскания вычисление углового рассогласования крайне затруднено. Погрешность вычисления углового рассогласования уменьшается при возрастании угловой скорости.

Естественно, что при увеличении погрешности восстановления векторного поля поданным фотоприемной аппаратуры погрешность вычисления углового рассогласования возрастает.

11 1В

Число уалов, \

Ум«еая СнрМ^, градіевк

Р и с. 3. Зависимость погрешности вычисления углового рассогласования от числа узлов, в которых восстанавливается векторное поле при СКО случайного шума I пиксель и угловой скорости вращения I град/с

Р и с. 4. Зависимость погрешности вычисления углового рассогласования от угловой скорости вращения КА относительно оси рыскания при наличии случайного шума с CKO i пиксель и количестве узлов измерения X = 5

0,25 0,5 1 2 3

СКО случайного шума, пикселей

Р и с. 5. Зависимость погрешности вычисления углового рассогласования от погрешности восстановления векторного поля при угловой скорости вращения 1 град/с и количестве узлов измерения X = 5

*

S

S

бГ

ф

х

о

t. , ' ijf,'' '■‘v /*

, —

іШІІШМЙІІЙі

штш

: *+ tV-jii’i. л._ ■ шштш

нч*

“Отклонение

-СКО

300 км

600 км

Высота орбиты, км

Р и с. 6. Зависимость погрешности вычисления углового рассогласования от высоты орбиты КА при СКО случайного шума I пиксель, количестве узлов расчета N = 5 и угловой скорости вращения 1 град/с

Расчеты также показали, что высота орбиты не оказывает существенного влияния на погрешность вычисления углового рассогласования.

Таким образом, компьютерные эксперименты показали, что предлагаемая методика уточнения положения оптической оси изобразительной системы космического аппарата достаточно эффективна.

В дальнейшем планируется рассмотреть другие варианты тестовых движений и провести учет влияния реальной формы Земли на погрешность измерений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кузнецов П.К., Семавин В.И. Модели и методы построения нелинейных адаптивных систем идентификации движения яр костных полей ! Управление и информационные технологии: Сб. докл. Всерос. науч. комф. С.-Петербург, 2003. Т. 2, С. 55-60.

2. Кузнецов П.К., Семавин В.И., Владимиров M B. Определение скорости по последовательности кадров телевизионного изображения // Из в. вузов. Приборостроение. 1997. Т. 40. №2, С, 5 В-61.

Кузнецов Павел Константинович, доктор технических наук, профессор, директор НИИ Проблем надежности механических систем, зав. кафедрой «Электропривод и промышленная автоматика». Автор около 200 статей и 20 а. с. в области автоматического управления сложными техническими системами обработки изображений.

Корнев Алексей Павлович, аспирант кафедры «Электропривод и промыищенная автоматика».

УДК 681.2

П.К. Кузнецов, В. И. Семавин, А.А. Солодуха

АЛГОРИТМ КОМПЕНСАЦИИ СКОРОСТИ СМАЗА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ, ПОЛУЧАЕМОГО ПРИ НАБЛЮДЕНИИ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА

Предложен оригинальный итерационный алгоритм компенсации см аз а движущегося изображения, основанный на методе функционализации параметров изображения. Достигнуты результаты, которые показывают, что предложенный алгоритм позволяет компенсировать см аз изображения с заданной погрешностью.

Проблема улучшения качества изображения земной поверхности, получаемого и обрабатываемого спутником околоземной орбиты, остается актуальной, поэтому, несмотря на большой объем работ, проведенных в этой области, разрабатываются новые и улучшаются существующие алгоритмы ло обработке изображений подстилающей поверхности. В данной статье рассмотрена задача улучшения качества изображения подстилающей поверхности за счет компенсации смаза изображения, вызванного движением изображения относительно фотоприемной структуры за время экспозиции. Предлагается оригинальный алгоритм измерения скорости смаза изображения, основанный на методе функционализации параметров изображения [1,2].

В процессе съемки земной поверхности изображение подстилающей поверхности проецируют с помощью изобразительной системы на фотоприемную структуру, состоящую из ПЗС-матриц. ПЗС-матрицы образуют две линейчатые структуры, как показано на рис. 1.

Предполагается, что матрица ПЗС состоит из массива пикселей размером 1024x32 пикселя. С целью компенсации смаза матрица ПЗС работает в режиме ВЗН. В режиме ВЗН по мере передвижения изображения подстилающей поверхности производится перекос зарядов с одной строки матрицы на другую, при этом продолжается накопление пакетов зарядов на следующей строке. С последней строки матрицы считывается накопленная информация и записывается в память вычислителя, где формируется первый кадр (ПЗС1).

С соответствующей матрицы, расположенной на второй линейке, информация также записывается в память, где, в идеальном случае, в тот момент, когда изображение той же части подстилающей поверхности подойдет к этой матрице, формируется второй кадр (ПЗС2). Таким образом, в кадры записывается одна и та же область подстилающей поверхности, но с некото-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.