[发明专利]一种运动成像补偿装置及运动补偿方法

说明书

本发明公开了一种运动成像补偿装置及运动补偿方法，属于成像技术领域。所述成像装置包括基座、成像单元、运动补偿单元与控制系统。所述基座是成像单元与视场运动补偿单元、控制单元的承载主体，成像目标运动补偿单元包括主旋转结构与次旋转结构，次旋转结构与主旋转结构的旋转轴在三维空间平行，旋转方向相反，次旋转结构与光学部件连接，次旋转结构带动光学部件转动，主、次旋转结构按照设定的控制程序旋转，主旋转结构在次旋转结构轴心的线速度在成像光路主光轴上的分量用于成像目标与成像单元相对运动的补偿，次旋转结构带动光学部件转动实现姿态角补偿。在设定的运动补偿区间，成像视场在成像系统焦平面曝光期间处于相对静止的状态下成像。

技术领域

本发明涉及运动成像技术领域，尤其涉及一种运动成像补偿装置及运动补偿方法。

背景技术

在很多运动成像环境里，成像目标视场与成像系统之间的相对运动可以是成像目标不动，成像系统运动，或者是成像系统不动、成像目标运动，也可以是两者都在运动，相对运动速度可以是匀速的或者非匀速的，在同一个时间坐标系里，相对运动等价于成像系统与成像目标之间的相对位移。目标与成像系统之间产生相对运动是造成图像质量退化的重要因素。为了降低图像的运动模糊，一种有效的方法是改变或降低相机与被摄目标相对运动的速度差，在成像系统与被摄目标相对运动位移很小的情况下成像。在相对运动速度较低的时候，有多种方法与装置可以实现将相对运动速度降低到很小，如往复式运动。所述往复式运动方法包括：控制装置控制成像装置沿设定轨迹做往复运动；当所述成像装置跟随成像目标运动，且所述成像装置的运动速度大小与成像目标的运动速度的差值在预设范围内时，所述控制装置控制所述成像装置采集所述成像目标的图像数据。完成一次成像后，成像装置需要回到成像之前的初始位置，进而开始下一次的成像。往复运动方式在相对运动速度较高的时候，往复式运动补偿机构从静止到高速，需要很长的行程才能达到较高的速度，这样将会导致运动补偿运动成像补偿装置体积增大。其二是往复式运动经历从静止-启动-加速-维持恒速-减速-静止的正向运动与类似过程的反向运动，运动的长度等效于振幅。当往复周期运动频率不断升高后，形成高频振动，大振幅叠加高频率形成高速往复运动补偿的速度天花板，从而无法满足成像的条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运动成像补偿装置与运动补偿方法，解决现有运动成像补偿装置在往复运动时往复频率不断升高从而无法满足成像条件的问题。

一种运动成像补偿装置，所述运动成像补偿装置包括基座、成像单元、运动补偿单元与控制系统，所述基座用于固定成像单元以及运动补偿单元的空间位置，控制系统控制运动成像补偿装置的运行，所述运动补偿单元包括主旋转结构与次旋转结构，还包括光学部件设置在成像单元感光靶面与成像目标之间的光路上的光学部件，所述光学部件跟随次旋转结构的旋转轴旋转，所述次旋转结构的旋转轴心位于以主旋转结构旋转轴心为原点的射线上，所述主旋转结构与次旋转结构的旋转方向相反，旋转的角速度相同。

进一步地，所述主旋转结构上设有多个次旋转结构。任意一个次旋转结构均可以连接光学部件用于运动成像补偿，增加次旋转结构的数量可以缩短成像周期。每一个次旋转结构质量分布是动平衡的，多个次旋转结构与主旋转结构构成的运动补偿机构的质量分布是动平衡的，避免运动成像补偿单元旋转工况下发生抖动或振动，进而影响到成像质量。优选的，采用空间对称布置，并通过动平衡设备进行调整。具体的：在连接结构上进行减振、隔振处理。一个运动补偿单元可以与多个成像单元匹配。进一步地，所述光学部件包括与次旋转结构连接的光学器件；以及设置在镜头前或镜头透镜组中间或焦平面与镜头之间的光学器件，所述光学器件采用反射器件、陷波反射器件、半透半反器件、凹柱面反射器件、凸柱面反射器件、球面反射器件、带通器件、远心光路器件中任意一个、或任意两个或两个以上的组合。具体的：光学部件可以具有分离成像目标场景的光谱能量并传导至成像装置的功能，可以获得目标的一个或数个光谱能量图像；在成像目标场景进入成像装置的光路上可以设置光学器件，分割目标视场画面并导引至不同的成像单元，实现多成像单元成像和多光谱成像。