[发明专利]一种动态的月面成像敏感器的目标模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于航天成像式敏感器测试技术领域，本发明也适用于深空探测、行星探测等空间环境下成像式敏感器的成像性能模拟测试。

背景技术

随着航天技术的飞速发展，以相机为代表的光学成像式敏感器因其具有信息量大，运用灵活、效率高等特点，在深空探测领域将得到越来越广泛的应用。为确保成像式敏感器在轨可靠工作，需在地面对其各方面功能性能进行充分测试，尤其是其在轨工作环境下的光学成像性能验证。

目前，国内外对于空间环境下成像式敏感器光学头部成像性能验证方式主要有两种：

1、一是构建模拟场景，对真实景物进行拍摄。对于月面环境下成像式敏感器的模拟成像测试，采用本方式，需要采用灯阵模拟月面光照条件，并构建月面景物模拟试验场，时间长，造价高；同时，灯阵均匀性设计、热设计，月面景物纹理模拟等均为技术难点；此外，若拍摄场景变化需重新测量定位，而且用于成像的月面景物的实际参数需要依靠外测获得，工作量大且精度有限，不利于对成像效果进行定量分析。

2、一是采用目标模拟装置，生成目标图像并投影。

目前已有多种敏感器的目标模拟装置：1)如星模拟器(一种静态多光路星模拟器CN200810057344.0，包括法兰和至少四个星光管，每个星光管均能够产生一颗模拟星，每个星光管的光谱和亮度均可单独调整；星光管通过角度调整机构安装于法兰上，且任意两个星光管的光轴不平行，任意两个星光管之间的相对角度可在不小于10度的范围内进行调整，可以产生大量不同构型的模拟星座，且每个星点的亮度和光谱特性都可以不相同的，任意两个模拟星座之间的几何相似程度比较低，可以很好地模拟真实星空的物理特性)(一种高精度星模拟器CN200610104766.X，包括光源和依次设置在光路上的红外反射镜、毛玻璃、聚光镜A、胶合棱镜、衰减片组、滤光片、聚光镜B、星点板和平行光管；为了使光源稳定，本发明还可包括光源亮度控制电路、设置在聚光镜A之后的胶合棱镜以及设置胶合棱镜透射光路上的光电二极管)，2)如太阳模拟器(太阳模拟器及其运转方法CN201010214004.1，包括：多个氙灯(41～4n)；对所述各氙灯(41～4n)配备的多个光量传感器(S1～Sn)；和对所述各氙灯(41～4n)配备的、用于控制流经该氙灯(41～4n)的电流或对该氙灯施加的电压多个控制电路(7)，使基于所述各光量传感器(S1～Sn)的检测信号反馈到所述各控制电路(7)，控制该控制电路(7)，来控制所述各氙灯(41～4n)的光量。由此提供太阳模拟器，在具备多个氙灯作为电源的太阳模拟器中，能够通过各氙灯稳定地获得所期望的光量，且能够使有效照射面中的照度均匀化)。

这些设计均用于模拟行星及太阳等单个或多个点光源的入射及入射角度变化，敏感器本身对成像结果有系统的处理算法(去背景阈值、提取中心点等)，因此设计中不考虑点光源成像后的分辨率(像素个数)，及像源灰度的精确控制输出。而相机等成像式敏感器不进行类似星敏感器、太阳敏感器等的处理算法，其目标模拟装置设计中必须考虑像源的分辨率，及灰度的精确控制输出，以达到模拟景物及纹理的要求。而且，上述这些系统设计远不能够满足鱼眼相机等超广角成像式敏感器的成像视角要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种动态的月面成像敏感器的目标模拟系统。

本发明的技术解决方案是：一种动态的月面成像敏感器的目标模拟系统，包括目标影像生成单元、影像输出单元和光学传递单元；

目标影像生成单元，根据DEM数据和遥感影像数据仿真生成三维月面形貌，并根据月面成像敏感器成像时刻的月面光照条件以及该时刻月面成像敏感器的位置姿态参数动态生成符合月面成像敏感器成像要求的灰度图像数据；

影像输出单元将目标影像生成单元生成的灰度图像数据在LCD器件上进行显示；

光学传递单元将LCD器件上显示的影像进行光学变换，使所述影像正好成像在月面成像敏感器的成像器件上。

所述的仿真生成三维月面形貌过程如下：

(1)将DEM数据和遥感影像数据进行三维场景的叠加，并将叠加后的三维场景进行剔除处理，剔除场景中的突兀点，得到粗分辨率的月面地貌；

(2)对步骤(1)中得到的粗分辨率的月面形貌进行地形分形计算，生成高分辨率的月面地貌；

(3)根据模拟测试需要，建立岩石、陨石坑的三维模型，并根据月面的土壤特征，构建月面土壤模型；

(4)将岩石、陨石坑的三维模型以及构建的月面土壤模型根据月面形态特征分布在步骤(2)生成的高分辨率的月面地貌上，生成三维月面形貌。