[发明专利]一种航空相机调焦系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空相机调焦系统，适用于航空相机领域。

背景技术

成像质量是航空相机最重要的性能指标，受光学系统制约的同时，还受大气、杂光、温度、像移、CCD器件等多种环境因素的影响。温度、大气压力和航高等环境因素的变化，会造成相机光学焦面位置的移动，造成离焦。若离焦量超出半焦深，照相分辨力将显著下降，严重时甚至不能成像。目前的航空相机调焦，可采用对所拍摄的地面图像进行直接图像处理的方法，这种方法具有一定的局限性：它对所拍摄景物信息丰富的区域(例如城市)，调焦效果显著；然而，对于低对比度的区域(例如海洋、森林、沙漠、雪地等)，直接图像处理的方法往往难以正确对焦。

为弥补直接图像处理方法的不足，目前航空相机主要采用基于光电自准直的检调焦方式，美国KA112A、长春光机所斜视长焦航空相机均采用光电自准直的检调焦方式进行相机调焦，其原理如图1所示。将胶片(或CCD)和检焦装置分别放置在沿光轴对称的两侧，胶片(或CCD)平面和检焦光栅处，在光学系统的共轭位置上。在照相时，自准平面反射镜与光轴成45度，焦面镜处在图中虚线位置。在自动检调焦工作状态时，焦面反射镜处逆时针90度，自准平面镜垂直竖起。由光源发出的准直光照亮位于相机物镜焦平面上的物方光栅，光线经过相机物镜及平面镜反射回来，再经过相机物镜成像在与物方光栅共轭的像方光栅上，在光电接收器件上产生一个光强调制信号，光强信号由光电接收器件转换为电信号被采集以进行比较。当相机准确对焦时，由物方光栅经光学系统两次所成的物方光栅像和像方光栅重合，光强调制信号幅值最大，如图2中的(a)所示，当相机离焦时，由物方光栅经光学系统两次所成的光栅像不和像方光栅重合，光强调制信号幅值小于重合时的幅值，如图2中的(b)所示。

上述调焦系统机械结构过于复杂(焦面反射镜、接收光栅组件、平面反射镜运动等)不适用于小型化、轻量化的发展趋势。

发明内容

本发明技术解决问题，克服现有技术的不足，提供一种航空相机调焦系统，以解决调焦反射镜需要扫摆、需要焦面反射镜、需要接收光栅，系统复杂度增大，传统图像处理调焦对低对比度目标无效等的问题。

本发明采用的技术方案为：一种航空相机调焦系统，由照明光源、准直透镜、目标、分光棱镜、物镜、反射镜、CCD、信号采集模块和驱动控制模块组成；其中目标与CCD位置共轭；所述调焦系统包括成像和调焦两条光路，调焦工作时，反射镜旋转至垂直于光轴处，照明光源发出的光经过准直透镜准直，均匀地为放置于物镜焦面处的目标照明，经过分光棱镜反透分光，透过分光棱镜的部分光经过物镜后由反射镜反射回来，再次经过物镜，最后由分光棱镜将反射部分光成像于CCD上，即相当于对于无穷远高对比度目标成像，信号采集模块将图像信号传入驱动控制模块，驱动控制模块直接利用图像信息计算评价函数值，计算采用能量梯度函数f(I)=Σx=1nΣy=1m{[I(x+1,y)-I(x,y)]2-[I(x,y+1)-I(x,y)]2},]]>其中I(x，y)为图像在(x，y)处的灰度值，m，n分别表示灰度矩阵长度和宽度，驱动调焦组至函数值f(I)最大的位置处，调焦工作完成；