Аэросъемочная камера для регистрации многоспектральных изображений Советский патент 1983 года по МПК H04N1/28 

Изобретение относится к технике изучения природных ресурсов Земли дистанционными методами, в частности к аэросъемочной и сче.тно-решаиидей технике, предназначенной для формирования, регистрации и обработки в полете многоспектральных иэображеНИИ участков земной поверхности.

Известно.устройство для формирования в полете многоспектральных «зображений земной поверхности, содержащее оптически связанные приспособления для разделения входных световых сигналов на пространствен но смещенные спектральные изображения различных волн и интенсивностей, сиетему развертки спектра, фотодетектор, нормализатор, блок регистрации Cl 7. Наиболее близкой к предлагаемой является аэросъемочная камера для регистрации многоспектральных изображений, содержащая оптически сопряженные сканирующее устройство со следящей системой, оптическую -систему с диафрагмой, диспергирующий элемент и блок фотоэлектрических преобразователей с усилителями, выходы которых соединены с соответствующими входами электронного коммутатора, связанного через магнитоиндукционные датчики начала и конца строки со сканирующим устройством, а выход электронного коммутатора соединен .со входом аналого-цифрового преобразователя , входом соединенного, с блоком регистрации 2 }. . .

Недостатком известного устройства является то, что обработку много7 спектральных изображений осуществляют после формирования многоспектрального изображения и его регистрации. .

Цель изобретения - повышение произ водительности, .

Указанная цель достигается тем,, что в- аэросъемочную камеру для ре-гистрации многоспектральных изображений, содержащую оптически.сопряженные сканирующее устройство со следящей системой, оптическую систему с диафрагмой и блок фотоэлектрических преобразователей с усилителями, выходы котоЕ«ах соединены с соответствующими входами электроннбго колЫутато ра, связанного через магнитоиндукционные датчики начала и конца строки со сканирующими устройством, а выход электронного коммутатора соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выходом соединенного с блоком регистрации, введены установленная за оптической системой, вы-, полненной с переменным увеличением, матрица световодов, расположенные за каждым иэ-световодов расширитель, светового пучка с блоке интерферейциояных фильтров, дополнительные блб-ки фотоэлектрических преобразовате.лей с усилителями, идентичные основ-

ному блоку, блок суммирования с регулируемыми весовыми коэффициентами и механизм регулировки диафратхы, кинематически связанный с оптической .системой переменного увеличения, при этом каждый блок Фотоэлектрических преобразователей с усилителями, выходы которых соединены со входами блока суммирования, установлен за соответствующим блоком интерференционных фильтров, а выход блока суммирования связан со входом электронного коммутатора.

На фиг.1 показана оптико-механическая схема аэросъемочной камеры, н на фиг.2 - схема блока сум;иирования с регулируемыми весовыми коэффициентами. Оптическая схема устройства содер жит-сканер, представляющий собой, например, многогранный зеркальный барабан 1, связанный механически через редуктор 2 с двигателем .3, объектив 4, диафрагму 5 с .регулируемым отверстием, расположенную в передней фокальной плоскости оптической системы с переменным увеличением, состоящей из двух линз 6 и 7, в. задней фокальйой плоскости которой размещена Матрица световодов 8 с 5 элементами. Каждый элемент матрицы световодов соединен со своим расширителем 9 , светового пучка, например, выполненным в ви.це оптического конУса или в вице системы полупрозоачных зеокал Каждый расширитель 9 светового пучка соединен со своим блоком 10 интерференцирнных фильтров 11, число которых равно числу регистрируемых спектральных каналор.№. На фиг,1 интерференционные фильтры 11, входящие в блок .10,показаны для упрощения только для одного блока 10. Каждый фильтр 11 состыкован со своим . фотоэлектрическим преобразователем например ФЭУ, .с усилителей, которые обозначены цифрой 12 и .т.ветвей которых составляют блок 13 фотоэлектрических преобразователей с усилителями. Блоки 14 фотоэлектрических, преобразователей с усилителями для остсшьных расширителей 9 светового пучка идентичны блоку 13. Выходы блоков 13 и 14 подключены ко входам блока 15 суммирования с регулируемыми весовыми коэффициентами. Кроме того, выходы блока 13 подключены ко входам электронного коммутатора 16. На вход электронного ксяллутатора 16 подключен также выход блока 15 суммирования с регулируемыми весовьпш коэффициентами и выходы магнитоиндукционных датчиков 17 и 18 начала-и конца строк, входы которых соединены со сканером 1. Выход электронного Коммутатора 16 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 19. Выход аналого-цйфрового преобразователя 19 под ключен кблоку 20 регистрации (например, магнитофбну). Для согласования скорости сканирования со скоростью летательного аппарата (не показан ) и высотой полета камера со держит блок 21, вырабатываюрдий сигн лы, пропорциональные величине отношения скорости полета V к высоте по лета Н , выход которого соединен со входом блока 22 сравнения, вход которого также подключен к тахометрическому устройству 23, связанному с двигателем 3 сканера 1. Выход блока 22 сравнения подключен к упра ляющей обмотке (не показана двига теля 3. . . Камера содержит также механизм синхронной регулировки величины рас крытия диафрагмы 5 и положения .линз б и 7 оптической системы с переменным увеличением. Этот механизм выполнен в виде вала 24, на котором .размещены кулачок 25, кинематически связанный с диафрагмой 5 и две винтовые пары 26 и 27, кинематически связанные с линзами 6 и 7. На валу 24 укреплена поворотная рукоятка 128 с отсчетным лимбом. Блок 15 суммирования с регулируе мыми весовыми коэффициентами является нелинейным фильтром порядка п Блок 15 имеет 5т входов и один вы .ход где S равно числу используемлх световодов в матрице световодов 8. m - число интенференционных фильтро 11 в блоках 10 интерференционных фильтров 11. Он состоит из п каналов. На фиг. 2 сверху изображен первый канал, состоящий из 5m умножите лей 29, входы которых соединены с 1-м, ,2-M,...Sin входом блока 15 соответственно, а также с блоками 30 регулируемых весовых коэффициен.тов. Весовые коэффициенты определяпо ся напряжениями постоянного тока, величина которых регули руется пере.менными сопротивлениями. Выходы умИ жителей 29 соединены со входами рум матора 31 блока 15, причем выход сумматора 31 является выходом блока 15.. Снизу на фиг.2 изображен Ь -и ка нал блока 15, состоящий из (Sm) умножителей 32, причем h входов Ketx го умножителя соединены одним из возможных способов соединения ,h П водников с Sm входами блока 15, на вход этих умножителей подключены также блоки 33 регулируемых весовых коэффициентов, а выходы умножи телей 32 соедийены со входом сумматора З. Промежуточный i-fi канал ( блока 15 отличается от п-го канала. количеством устройств умнсйкения -(SH а также числом входов устройств умножения, соединенныхсо входами блока 15- в каждом умножителе. Каждый умножитель в .i -ом каналесоединяется со входами блока 15 одним из (5 гпI возможным способом соединения проводников с Sm входа ми блока 15. Устройство работает следукяцим образом. При вращении зеркального барабана 1 отраженное от местности солнечное излучение отражается от его грани и через объектив 4, диафрагму 5 и линзы 6 и 7, образующие оптическую систему с переменным увеличением, попадает на матрицу световодов В. с помощью рукоятки 28 с отсчетным лимбом вращается вал 24. При этом кулачок 25, связанный с механизмом раскрытия диафрагмы 5 регулирует отверстие диафрагмы 5 и этим устанавливает область анализируемого . участка местности. Одновременно ав- . томатически с помощью винтовых пар 26 и 27 устанавливается положение линз 6 и 7 системы с переменным уве.личением. При этом анализируемое изображение участка местности независимо от его размера перекрывает вcюJплoщaдь матрицы световодов 8, а положение фокальных плоскостей оптической системы с переменным увеличением 5 остается неизменны. и располагается, в плоскости диафрагмы и поверхности матрищл световодов 8. С выходов каждого световода свет поступает на свой расширитель 9 светового пучка, который распределяет энергию этого пучка на m интерференционных Фильтров 11, составляющих блок 10. С выхода каждого интерференционного фильтра 11 свет соответствуняцей узкой спектральной области попадает на фотоэлектрический преобразователь с усилителем 12. В результате пучок света от каждого из S элементов изображения, фокусируемого на матрицу световодов 8, разлагается на m спектральных составлякяцих, определяемых шириной полосы пропускания интерференционных фильтров 11, и преобразуется в электрические сигналы. Электрические сигналы с 5гт выходов фотоэлектрических преобразователей с усилителями 12, составляющих блоки 13 и 14, поступают на входы блока 15 суммирования с регулируемыми весовыми коэффициентами. С входов блока 15 эти сигналы поступают на входы умножителей 29,...32 П каналов, на которые дополнительно подаются постоянные напряжения, равные значениям весовых коэффициентов фильтрации, зависящих от номера канала i и от номера умножителя, в канале..С выходов умножителей 29-32 каналов эти напряжения поступают на вход сумматора 31, на выходе которого форМИруется напряжение О , равное знат

чениго отфильтрованного участка изображения, которое подается на один из входов электронного коммутатора 16. Дополнительно на tn входов электронного коммутатора 16 подаются сигналы с т выходов одного из блоков фотоэлектрических преобразователей с усилителями. 13. Электронный коммутатор 16, управляемый сигналами магнитриндукционных датчиков 17,18 начала и конца строки, последовательно подключает каждый из m выходов блока фотоэлектрических преобразователей и выход блока 15 ко входу аналогоцифрового преобразователя 19, преобразующего аналоговое напряжение в цифровую форму, с выхода которого .двоичные последовательности, соответствующие кодовым комбинациям этих чисел поступгиот в блок 20 регистрации (например, магнитофон ).

Развертка изображения по строке осуществляется вращением зеркального

барабана 1, Сканирование в направлении полета осуществляется за счет поступательного движения летательного аппарата. Для устранения искажений, связанных с переналожением строк или их пропуском, напряжение, пропорциональное отношению скорости полета V к его высоте выхода блока 21 подается на вход блока 22 сравнения, на второй вход которого подается также сигнал тахометрического устройства 23. С выхода блока 22 сравнения сигнал рассогласования поступает на управляющую обмотку двигателя 3, в результате чего скорость вращения сканера согласуется .с отношением V/H. ..

Предлагаемое устройство позволяет повысить производ 1тельность за счет сокращения машинного времени их обработки на электронно-вычислительной машине.

АЭРОСЪЕМОЧНАЯ КАМЕРА ДЛЯ : РЕГИСТРАЦИИ МНрГОСПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗОБ РАЖЕНИЙ, содержащая оптически сопряженные сканирующее устройство CQ следящей системой, оптическую систему с диафрагмой и блок фотоэлектрических преобразователей с усилителями, выходы которых соединены с соответствующими входами электронного коммутатора, связанного через магнитоиндукционные датчики начала и конца строки со сканирующим устройством, а выход электронного комму татора соединен со входом аналогоцифрового преобразователя, выходом соединенного с блоком регистрации, отличающаяся тем, что, с целью повьЕиения производительности в нее введены установленная за оптической системой, выполненной с переменным увеличением, матрица световодов , расположенные за каждым из световодов расширитель светового пучка с блоком интерференционных фильтров, дополнительные блоки фотоэлектрических преобразователей с i усилителями, идентичные основному блоку, блок сум 1ирования с регулируе(Л мыми весовыми коэффициентами и механизм регулировки диафрагмы, кинематически связанный с оптической системой переменного увеличения, при этом каждый блок фотоэлектрических преобразователей с усилителями, выходы которых соединены со входами блока суммирования, установлен за соответствующим блоком ийтерферен4: О ционных фильтров, а выход блока суммирования связан со входом электронЬ) ного коммутатора. 1чЭ Ю