[发明专利]一种凝视型空间相机分时多光谱成像控制的相机系统及控制方法

权利要求书

1.一种凝视型空间相机分时多光谱成像控制的相机系统，其特征在于包括：光学镜头(1)、可变波段分光装置(2)、焦面组件(3)、信号处理装置(4)、控制器(5)；

可变波段分光装置(2)放置在光学镜头(1)和焦面组件(3)之间，用于选取成像的波段；

光学镜头(1)将来自目标的信息经过可变波段分光装置(2)入射会聚在焦面组件(3)上形成光学像；

焦面组件(3)对光学像进行光电转换和信号读出，即将来自光学镜头(1)的入射光信号转换为电信号，对该电信号进行采样响应后，输出给信号处理装置(4)；

信号处理装置(4)对焦面组件(3)生成的电信号依次进行放大、滤波、模数转换以及编码后输出；

控制器(5)能够控制可变波段分光装置(2)、焦面组件(3)和信号处理装置(4)，以实现成像控制；

成像控制能够设置四种基本成像工作模式，分别是单谱段单次成像模式(6)、单谱段连续成像模式(7)、全谱段单次成像模式(8)、全谱段连续成像模式(9)；

所述单谱段单次成像模式(6)，步骤如下：

(1)控制器(5)收到谱段设置总线指令后，根据该指令控制可变波段分光装置(2)将指定的谱段滤光片置入光路中，待步进电机驱动指定的滤光片进入光路中即机构动作到位后，等待单谱段单次成像模式总线指令；

(2)当单谱段单次成像模式总线指令到达后，控制器(5)将内部预先缓存的积分时间，即成像参数包括相机曝光时间送至信号处理装置(4)；

(3)控制器(5)再产生成像同步控制信号给信号处理装置(4)，由信号处理装置(4)控制焦面组件(3)积分成像，至此完成一个单谱段单次成像流程；

(4)一个单谱段单次成像流程结束后，控制器(5)自动进入等待模式。

2.根据权利要求1所述的一种凝视型空间相机分时多光谱成像控制的相机系统，其特征在于：单谱段连续成像模式(7)，步骤如下：

(1)控制器(5)收到谱段设置总线指令后，根据该指令控制可变波段分光装置(2)将指定的谱段滤光片置入光路中，待步进电机驱动指定的滤光片进入光路中即机构动作到位后，等待单谱段连续成像模式总线指令，当单谱段连续成像模式总线指令到达后，进行步骤(2)；

(2)控制器(5)将内部预先缓存的积分时间，即成像参数包括相机曝光时间送至信号处理装置(4)；

(3)控制器(5)再产生成像同步控制信号给信号处理装置(4)，由信号处理装置(4)控制焦面组件(3)积分成像，然后控制器(5)延时等待至一个设定的成像周期完成；

(4)返回步骤(2)，即以设定的成像周期进行单谱段连续成像，直至接到停止成像指令后，停止成像。

3.根据权利要求1所述的一种凝视型空间相机分时多光谱成像控制的相机系统，其特征在于：全谱段单次成像模式(8)，步骤如下：

(1)控制器(5)完成加电复位，控制可变波段分光装置(2)寻找初始谱段滤光片，即第一个进入光路的滤光片的零位，每次寻零均按照同一固定的方向旋转寻零，使可变波段分光装置(2)中的各谱段滤光片逆时钟方向旋转寻找发出零位信号的初始滤光片，如果步进电机旋转一定角度找到初始谱段滤光片，则停止运动，判定寻零成功；如果步进电机旋转一圈仍未检测到零位信号，则停止运动，将当前光路中的谱段滤光片作为初始滤光片，即设置为零位滤光片，寻零结束后，控制器(5)等待控制指令；当全谱段单次成像模式总线指令到达后，进行步骤(2)

(2)控制器(5)控制可变波段分光装置(2)将该初始滤光片接入光路中；

(3)控制器(5)将内部预先缓存的积分时间，即成像参数包括相机曝光时间送至信号处理装置(4)；

(4)控制器(5)产生成像同步控制信号给信号处理装置(4)，由信号处理装置(4)控制焦面组件(3)积分成像，然后控制器(5)延时等待至一个设定的成像周期完成；

(5)控制器(5)控制可变波段分光装置的步进电机将向下一谱段滤光片置入光路中，返回步骤(3)，直至可变波段分光装置(2)中的所有谱段滤光片均一一置入光路中，完成所有谱段的全谱段单次成像工作，然后控制器进入等待成像模式。

4.根据权利要求1所述的一种凝视型空间相机分时多光谱成像控制的相机系统，其特征在于：全谱段连续成像模式(9)，步骤如下：

(1)控制器(5)完成加电复位，控制可变波段分光装置(2)寻找初始谱段滤光片，即第一个进入光路的滤光片的零位，每次寻零均按照同一固定的方向旋转寻零，使可变波段分光装置(2)中的各谱段滤光片逆时钟方向旋转寻找发出零位信号的初始滤光片，如果步进电机旋转一定角度找到初始谱段滤光片，则停止运动，判定寻零成功；如果步进电机旋转一圈仍未检测到零位信号，则停止运动，将当前光路中的谱段滤光片作为初始滤光片，即设置为零位滤光片，寻零结束后，控制器(5)等待控制指令；当全谱段连续成像模式指令到达后，进行步骤(2)

(2)控制器(5)控制可变波段分光装置(2)将该初始滤光片接入光路中；

(3)控制器(5)将内部预先缓存的积分时间，即成像参数包括相机曝光时间送至信号处理装置(4)；

(4)控制器(5)产生成像同步控制信号给信号处理装置(4)，由信号处理装置(4)控制焦面组件(3)积分成像，然后控制器(5)延时等待至一个设定的成像周期完成；

(5)控制器(5)控制可变波段分光装置的步进电机将向下一谱段滤光片置入光路中，返回步骤(3)，直至可变波段分光装置(2)中的所有谱段滤光片均一一置入光路中，完成全谱段连续成像工作；

(6)返回步骤(2)，重复步骤(2)～(5)，直至接到停止成像指令后，停止成像。