一种机载多光谱相机的光学系统设计第卷第期年月光子学报收稿日期修回日期一种机载多光谱相机的光学系统设计孙鑫白加光王忠厚白清兰黄中国科学院西安光学精密机械研究所西安中国科学院研究生院北京摘要采用外视场拼接的实施方案实现了机载多光谱相机宽幅覆盖和高空间分辨率的需求先通过探测能力估算和指标要求论证了子系统的设计参量然后基于光线追迹的原理给出了光学子系统的设计结果该子系统采用了组共片的双高斯复杂化结构型式焦距为相对孔径为光谱范围全视场角?该设计结果成像质量高色差、畸变及弥散斑尺寸均满足系统拼接要求该系统对加工装调要求适中可为该类多光谱相机的设计提供参考关键词机载多光谱相机外视场拼接探测能力光学设计中图分类号文献标识码文章编号引言多光谱探测技术是年代出现的一种遥感技术目前广泛地用于资源考察、农林、水文和地质勘查、环境监测、灾害调查以及测绘制图等方面多光谱相机是在工作过程中同时用几个谱段对同一景物进行成像的相机因此它既可获取目标的图像信息又可获取目标的光谱信息在航空遥感应用中飞机是主要的搭载平台目前搭载多光谱相机的飞机飞行高度一般在的范围之间分辨率较低幅宽覆盖窄随着速高比和地面覆盖等工作要求的提高宽幅高分辨率机载多光谱相机逐渐成为未来航空遥感的发展趋势本文给出了一种机载多光谱相机光学系统设计方案其光学子系统焦距为相对孔径全视场角为?该相机采用两套子系统外视场拼接来实现相对内视场拼接方式更加容易达到图像配准的要求在实现高空间分辨率和大幅宽覆盖的同时克服了传统线阵推扫时谱段信息遗漏的缺陷系统方案论证推扫方案比较采用线阵探测器的优势在于能保证在单维方向的像元数量容易满足幅宽要求这类相机中的线阵探测器被分为若干连续谱段并采用相应数目的光学系统来分别对各谱段成像经过合成后得到连续图像这就要求针对不同谱段、谱段宽度分别进行光学系统设计增加了设计和加工成本也不利于载荷轻量化的要求同时采用这种方式在完成一次推扫后不能得到地物完整的光谱信息需要往复推扫多次才能取得全谱段信息这一点是难以满足战略快速反应需要的如果采用大面阵探测器在推扫方式、系统结构等方面均能带来便利在推扫方式上可以将谱段的排列方向与推扫方向垂直线阵型推扫中谱段排列方向与推扫方向平行这样一次推扫可以获取相同地物的所有设计谱段信息没有遗漏在光学系统设计方面只需要设计一套光学系统就可以采用多个相同系统外视场拼接的方式来满足地面幅宽的要求图为这两种推扫方式示意其中线阵探测器在推扫方向被划分了个谱段面阵探测器两片拼接在垂直于推扫方向被划分了个谱段图推扫方式探测器选择通过比较本文提出的方案决定采用面阵探测器外视场拼接的方案经过调研多种产品决定选用国外某公司某型号探测器它具有线性动态范围大、灵敏度高、暗电流小、噪音低等优点具有可调电子快门功能其像元大小为μ×μ期孙鑫等一种机载多光谱相机的光学系统设计谱段划分方案采用在焦平面前端加入滤光的方式进行分光避免了采用分光棱镜带来的体积、重量、结构和装配等问题在预设计阶段将范围均分为个谱段谱段宽度每个谱段的中心位置为该谱段中心波长处在设计后期将根据被探测目标的光谱特性对这个谱段进行选择在获得目标特征谱的同时减少了数据处理的压力为了避免滤光片分光造成的谱段混叠全谱段相机的光学系统一般要求实现像方远心光路这样会造成光学系统长度的增加结构的复杂化不利于载荷轻量化、小型化的需求而在本分光方案中由于特
一种机载多光谱相机的光学系统设计 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.
