[发明专利]一种在轨重构的多模式空间光学相机

说明书

本发明是一种在轨重构的多模式空间光学相机。本发明涉及多模式空间光学成像技术领域，所述相机包括图像传感器组件、数字处理单元和存储器；所述数字处理单元包括时序驱动模块、选择模块、通信控制模块、数据接收模块、数字域TDI模块和图像帧组模块；本发明用于多模式空间光学成像，可在同一套成像系统硬件上，通过软件重构，实现推扫、视频、夜光等多种成像模式。本发明与其他单一版本内集成多种成像模式的最大优势在于不同成像模式可以独占FPGA全部资源，不会因为模式增多而影响整个配置项的时序收敛性，理论上只要扩容存储器的容量，就可实现各种不同的成像模式，使得光学相机功能具备软件定义的优势。

技术领域

本发明涉及多模式空间光学成像技术领域，是一种在轨重构的多模式空间光学相机。

背景技术

可见光空间光学相机根据成像模式区分，一般有线阵相机和面阵相机两大类，其中线阵相机利用低轨卫星的对地相对运动，实现对地面的线阵扫描成像，对于高分辨率相机，还可以通过时间延迟积分(TDI)技术，实现较长时间曝光；面阵相机主要用于静止轨道面阵成像或低轨凝视面阵成像等像移速度较慢的领域，以实现较长时间的曝光。受传感器本身特性的限制，传统上单台相机只能实现其中一种模式，很难实现两种模式的兼容。

发明内容

本发明为本发明的主要目的是在单台相机内实现线阵彩色推扫、线阵夜光推扫、面阵凝视视频、面阵凝视夜光等多种模式，实现可见光相机的全天时多模式成像，本发明提供了一种在轨重构的多模式空间光学相机，本发明提供了以下技术方案：

一种在轨重构的多模式空间光学相机，所述相机包括图像传感器组件、数字处理单元和存储器；

所述数字处理单元包括时序驱动模块、选择模块、通信控制模块、数据接收模块、数字域TDI模块和图像帧组模块；

所述时序驱动模块驱动图像传感器组件，所述选择模块用于选取存储器中的不同流程实现不同工作模式，所述数据接收模块接收图像传感器组件的图像数据，所述通信控制模块接收上位机控制指令并返回遥测参数，所述数字域TDI模块用于数字域TDI积分等效曝光时间达到百毫秒级，所述图像帧组模块用于成像。

优选地，所述图像传感器组件包括多谱段滤光片和面阵图像传感器。

优选地，所述面阵图像传感器采用高速面阵CMOS图像传感器，实现五谱段多光谱成像。

优选地，所述存储器存储有包括引导流程、多光谱推扫流程、视频成像流程、夜光成像流程。

优选地，所述数字处理单元采用FPGA，通过工作流程切换机制，每种模式都独占FPGA的全部硬件资源。

优选地，所述引导流程调用选择模块和通信控制模块；引导流程加载到数字处理单元FPGA内运行，当通信控制模块接收到流程切换指令时，选择模块将需要加载的流程映射对应的起始地址，导入FPGA内，实现模式切换。

优选地，所述多光谱推扫流程调用时序驱动模块、数据接收模块、数字域TDI模块、通信控制模块和图像帧组模块；

所述所述多光谱推扫流程实现图像传感器的离散多窗口开窗驱动、多谱段级数可调整的数字域延迟积分累加、遥测遥控通信以及图像数据帧格式编排与发送，在高速面阵CMOS图像传感器上实现多个谱段的TDI推扫成像。

优选地，所述视频成像流程调用时序驱动模块、数据接收模块、数字域TDI模块、通信控制模块和图像帧组模块；

所述视频成像流程实现图像传感器的大面阵全开窗驱动、面阵大幅面图像的缓存与数据流整理，与遥测遥控通信以及图像数据帧格式编排与发送，用于大面阵视频成像。

优选地，所述夜光成像流程调用时序驱动模块、数据接收模块、数字域TDI模块、通信控制模块和图像帧组模块；