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一种空间推扫型光学成像系统几何映射方法
摘　要：卫星光学遥感器在轨成像会受到颤振的影响，因此图像品质受姿态稳定度的影响很大，而高分辨率图像受到平台误差的影响更加明显。通过研究空间相机的几何模型．提出了一种从地球坐标系到空间光学遥感器坐标系之间的转换关系；分析了在轨卫星的姿态误差和运动源，并在几何模型中加入了内外方位元素特征：然后进行了空间TDICCD相机的成像仿真实验。为了在像面上模拟颤振。分别进行不同模态的颤振仿真，并且对视线范围内多模态综合作用进行仿真。仿真实验是基于三个轴系方向的。并且计算了TDICCD仿真图像的几何畸变量，模型中几何畸变量的测量尺度达到亚像素级，结果有利于指导卫星平台和遥感器的参数设计。
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高分辨率制冷型中波广角红外成像系统的光学设计|
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一种空间推扫型光学成像系统几何映射方法
【摘要】：卫星光学遥感器在轨成像会受到颤振的影响,因此图像品质受姿态稳定度的影响很大,而高分辨率图像受到平台误差的影响更加明显。通过研究空间相机的几何模型,提出了一种从地球坐标系到空间光学遥感器坐标系之间的转换关系;分析了在轨卫星的姿态误差和运动源,并在几何模型中加入了内外方位元素特征;然后进行了空间TDICCD相机的成像仿真实验。为了在像面上模拟颤振,分别进行不同模态的颤振仿真,并且对视线范围内多模态综合作用进行仿真。仿真实验是基于三个轴系方向的,并且计算了TDICCD仿真图像的几何畸变量,模型中几何畸变量的测量尺度达到亚像素级,结果有利于指导卫星平台和遥感器的参数设计。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TP751【正文快照】：
1引言高分辨率光学遥感器在轨运行过程中,其成像品质除了受到卫星正常的轨道运动影响外,还受轨道摄动、姿态变化、微颤振、地球自转等众多因素的影响。这些扰动因素源于卫星平台上的各种运动部件,如:动量轮、控制力矩陀螺、反作用喷气装置、天线或太阳电池阵列展开和驱动机构
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一种光学成像的三维轮廓重建系统及其重建方法
项目编号：
技术简要说明
一种光学成像的三维轮廓重建系统及其重建方法，涉及光学成像。所述光学成像的三维轮廓重建系统设有工业相机、旋转台、运动控制器和计算机。1）采集图像，对每一幅图像进行分割，获取二值图上样本的轮廓，得到二值图像序列；2）处理二值图上的样本轮廓，将由步骤1)得到的二值图像序列进行锥形束逆投影运算得到样本的三维轮廓切片序列；3）用三维处理软件对由步骤2)得到的三维轮廓切片序列进行显示和数据统计，从而得到重建对象的外形轮廓。简单、实用、重建效果好。可通过计算机技术对物体多幅照片进行分析处理，实现其三维重建与显示，可为工件进一步加工处理提供重要依据，可为样本三维信息的存储提供方便。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息，商用须获得专利权人授权。
该专利全部权利属于厦门大学，未经厦门大学许可，擅自商用是侵权行为。
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专利权信息
专利类型：发明
专利申请日：
公开(公告)日：
申请(专利权)人：厦门大学
申请人：厦门大学
公开(公告)号：CNA
分类号：G06T17/00(2006.01)I
发明(设计)人：方正;顾昕;陈思媛;张兴亮
国别省市：
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录入日期： 23:56
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一种光学成像的三维轮廓重建系统，其特征在于设有工业相机、旋转台、运动控制器和计算机；所述计算机分别与工业相机和运动控制器连接，运动控制器与旋转台连接，重建对象固定于旋转台中央，运动控制器通过控制旋转台带动重建对象在位置固定的工业相机的视野和景深范围内做自由旋转运动。
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OCAD光学设计软件包
OCAD光学设计软件包是一个在Windows环境下，采用全中文菜单，操作实用性很强的国产光学CAD软件包。利用软件包各级界面的下拉式菜单或工具条操作快捷方便。当前国内外优秀的光学设计软件很
关键字：OCAD,光学设计,软件包
是一个在Windows环境下，采用全中文菜单，操作实用性很强的国产光学CAD。利用软件包各级界面的下拉式菜单或工具条操作快捷方便。当前国内外优秀的软件很多，但大多数都集中在光学系统的优化和像质评价方面，但如何确定光学系统的初始结构，早优化过程中如何随时贯彻我国有关光学设计标准，特别是贯彻光学零件的表面半径标准、边沿厚度标准以及中心厚度标准等都需要在优化过程中及时体现，否则在优化之后再考虑这些势必会影响优化结果。此外，在系统优化合格之后如何贯彻我国相应光学标准绘制光学图纸也是光学设计者的繁重工作。为此光学设计软件包就是出于这些目的编制的适用性光学设计软件。为了与国内外一些优秀光学软件取长补短，软件包设计了与其他有关软件连锁互动功能，可以实现和其他光学软件数据共享，互相转换，以求在整个光学设计过程中利用不同光学软件的优势完成光学设计工作。OCAD还可以与Word文字处理软件关联自动把设计过程中的数据及时转换成Word文档格式并显示在界面上便于处理。OCAD光学设计软件包的主要功能简介如下。
一、系统适应范围
本软件包不仅能计算常用的具有轴对称旋转表面的光学系统，还可以计算具有偏心和倾斜光学表面的非对称光学系统。不仅能计算各种定焦距光学系统，还可以计算各种连续变焦光学系统；不仅能计算各种有明确焦平面的有焦光学系统，还能计算系统像平面在无穷远的无焦光学系统；不仅能计算视场角小于90&的普通广角镜头，F-&镜头，还可以计算视场角大于90&的超广角的鱼眼镜头；不仅能计算由一系列球面或非球面或平面折（反）射光学表面组成的光学系统，还能直接把各种折射棱镜置于系统中进行计算。
本软件包不仅可以通过计算光学系统的各种几何像差，高斯光学初级像差系数计算，还可以计算光学系统的点列图能量分布、像差灵敏度等对光学系统进行评价和分析，还可以对系统的成像质量进行优化，还可以计算和优化系统参数的允许公差值。
图2 可计算各类光学系统
二、&变焦系统初始结构设计功能
本软件包可以计算各类连续或断续变焦距光学系统。其中包括光学补偿式连续变焦﹑机械补偿式连续变焦﹑打入打出式断续变焦以及反射镜扫瞄式连续变焦等光学系统。
对变焦距系统，可以在整个变焦过程中全程自动优化设计；光学结构示意图以及各种像差曲线均以动画式显示，可以形象直观地看到在整个变焦过程中系统结构和像差曲线的变化情况；对机械补偿式连续变焦光学系统，对各变焦活动组运动的曲线套筒（凸轮）可以自动计算出可直接用以加工的凸轮坐标曲线，根据需要还可对凸轮曲线进行优化设计。在计算三组元机械补偿式连续变焦光学系统时，只要变焦组运动范围以及需计算各变焦距的位置数即可自动完成变焦过程的全部计算，不必输入各变焦位置的可变间隔数据。
本软件包提供了三组元机械补偿式连续变焦光学系统的初始结构设计的功能。自动分配各变焦组元及固定组的光焦度以及其光学间隔的自动计算；可根据高斯光学理论自动计算各组元的P、W值，从而获得光学系统初始结构参数。在自动优化过程中，可以把各变焦位置的可控像差的算术平均值及其均方差以及各组元光焦度同时作为优化目标值进行控制，以保证光学系统的高斯解及系统像质的一致性；软件包可以根据变焦曲线套筒的直径及要求的最大转角计算曲线套筒的曲线坐标值，直接提供加工数据。还可以根据曲线升角要求调整曲线升角大小等如图3所示。
图3 可自动设计及优化各类变焦系统
&三、连续变焦系统凸轮曲线优化功能
对于机械补偿式连续变焦系统，总有一个变焦组分和一个补偿组分分别以不同规律运动以保证在改变组分间隔达到连续变焦的同时自动补偿像面位移误差。这两个组分的运动规律通常要求变焦组以线性规律移动，而补偿组则以非线性规律运动。两组镜头的运动多是以机械凸轮机构驱动实现的。驱动凸轮曲线的斜率（陡度）直接影响着运动的平滑度，陡度超过一定程度时会使机构运动&卡死&。凸轮曲线的陡度一方面和曲线套筒的直径以及曲线套筒的转动总角度有关，另一方面还和曲线的方程以及移动组总移动量有关。曲线套筒的直径受镜筒外圆直径约束，曲线套筒的总转动角度也有一定限制。因此，曲线的陡度归根结底是和曲线方程以及移动组总移动量有着密切关系，特别对于变焦倍率（变焦比）的系统因曲线陡度过大而使运动卡死是经常面临的困难。OCAD具有对凸轮曲线优化设计的功能，把一个线性运动和一个非线性运动变成两个非线性运动的结构形式，这样可以在不改变变焦组和补偿组相对移动关系的前提下调整补偿组运动曲线降低曲线陡度，改善使用效果。在图4中是一个20倍连续变焦系统的凸轮曲线在高倍阶段斜率达到75&之高已造成运动卡死如图4所示。经OCAD对凸轮曲线进行优化后可以明显改善曲线斜率，斜率最大值不超过30&，如图5所示。明显改善了凸轮曲线性能。经优化的凸轮曲线坐标数据列于图6，便于直接提供数控机床加工，坐标点数可以根据需要选择。显示数据还可以直接转换成word格式文件或excel工作表格式如图7所示。
图4 优化前凸轮曲线斜率对照
图6 凸轮曲线坐标数据
图7 凸轮曲线坐标数据的多种数据格式文件
四、薄透镜初始结构设计功能
薄透镜是光学系统初始结构设计的起点。在光学系统内任何一组光学元件的雏形都可以认为是有最基本的薄透镜开始的。在光学系统外形尺寸计算阶段首先把各组光学元件当成薄透镜利用高斯光学的原理进行设计，然后通过初级像差平衡解算分配各组分P、W值，在此基础上才能计算透镜形状系数，选择玻璃确定表面半径。OCAD软件包的薄透镜初始结构设计就是在分配了各组分光学元件的P、W值的要求基础上，选择玻璃材料，求解透镜表面半径获得系统结构参数的过程。有了系统结构参数才能进一步优化系统平衡像差。
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