關(guān)于航空影像中飛行地速對(duì)前向像移的影響研究

周園 劉元志

摘 ? 要 ?本文在前向像移模型研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以大量的生產(chǎn)實(shí)踐為依托，通過相關(guān)參數(shù)的對(duì)比分析，詳細(xì)研究了飛行地速對(duì)前向像點(diǎn)位移的影響，分析了先進(jìn)的像移補(bǔ)償技術(shù)對(duì)數(shù)字航空攝影的重要作用，通常無需考慮飛行地速和曝光時(shí)間等因素對(duì)前向像點(diǎn)位移的影響，保證影像質(zhì)量的同時(shí)，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞 ? 前向像移;飛行地速;像移補(bǔ)償;航空攝影;曝光時(shí)間

中圖分類號(hào)：P231 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Based on the research status of the forward image point displacement model， and on the basis of a large number of production practice， through the contrastive analysis of the related parameters， the influence of the flight speed on the forward image point displacement was detailedly studied， and the important role of the advanced image motion compensation technology for digital aerial photography was analyzed， usually without considering the influence of flight speed and exposure time on the forward image point displacement， whitch would ensure the quality of the image， and at the same time， improving the working efficiency.

Key words： forward image point displacement; flight speed; image motion compensation; aerial photography; exposure tinm

1 ?引言

航空攝影過程中，航攝儀始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)航攝儀在某一時(shí)間段內(nèi)曝光時(shí)，被拍地物的影像與成像介質(zhì)CCD之間會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即像點(diǎn)位移[1]。像點(diǎn)位移導(dǎo)致影像質(zhì)量的降低，影響事后對(duì)地面目標(biāo)的判讀，因此必須設(shè)法消除或減少像移[1]。航空攝影中產(chǎn)生像點(diǎn)位移的原因主要有飛行地速，飛機(jī)的俯仰、橫滾和偏航等姿態(tài)變化，本文主要研究飛行地速帶來的前向像移，當(dāng)垂直攝影時(shí)在影響成像質(zhì)量的各種像移中前向像移的影響極為重要。

像移補(bǔ)償（IMC）是指在曝光過程中補(bǔ)償被攝地物的像與感光面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。像移補(bǔ)償是提高影像質(zhì)量的重要措施，是航空攝影研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。不同的航攝儀所產(chǎn)生的像移大小和方向各不相同，補(bǔ)償方法也不同。

對(duì)于前向像移補(bǔ)償技術(shù)，已有學(xué)者先后進(jìn)行了大量的探索。文獻(xiàn)[2]中論證了前向像移在航空像移中的主導(dǎo)地位;文獻(xiàn)[3]中在姿態(tài)角像移補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上根據(jù)速高比W/H得出前移像移補(bǔ)償值;文獻(xiàn)[4]中論證了航空測繪相機(jī)機(jī)械式前向像移補(bǔ)償?shù)目尚行?文獻(xiàn)[5]中提出了一種新的電荷轉(zhuǎn)移像移模型，提高了像移模型精度;文獻(xiàn)[6]中深入研究了基于TDI探測器的航空相機(jī)像移模型，優(yōu)化了由掃描反射鏡旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成的全景式航空相機(jī)前向像移補(bǔ)償，對(duì)于推掃式航空相機(jī)，在考慮前向飛行和穩(wěn)定平臺(tái)補(bǔ)償誤差的條件下，給出了的差商像移模型。總的來說，目前已經(jīng)有許多關(guān)于前向像移模型的研究成果，像移補(bǔ)償技術(shù)越來越先進(jìn)，航攝儀裝備越來越精密，航攝影像質(zhì)量越來越高。

現(xiàn)有的攝影測量規(guī)范中為了保證影像質(zhì)量，要求不能因飛行地速的影響，在曝光瞬間造成大于1.5個(gè)像素的像點(diǎn)位移[7]，從而對(duì)飛行地速和曝光時(shí)間進(jìn)行了約束。本文將根據(jù)實(shí)際情況深入分析飛行地速對(duì)前向像移的影響，先進(jìn)的像移補(bǔ)償技術(shù)使得在航攝中可以忽略飛行地速和曝光時(shí)間對(duì)前向像點(diǎn)位移的影響。

2 ?研究基礎(chǔ)

綜上所述，為保證航攝影像質(zhì)量，滿足數(shù)字航空攝影測量規(guī)范對(duì)像點(diǎn)位移的要求，需嚴(yán)格控制飛行地速和曝光時(shí)間，傳統(tǒng)的航空攝影測量更應(yīng)如此。目前，市場上大型航攝儀都配備有像移補(bǔ)償裝置，技術(shù)上越來越成熟，航攝對(duì)飛行地速?zèng)]有太高的要求，既滿足了影像質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。

3實(shí)例數(shù)據(jù)分析

本實(shí)例中飛行地速為200 km/h，滿足航攝儀允許最小曝光時(shí)間間隔對(duì)飛行地速的要求，因此在天氣條件允許的情況下，利用具有像移補(bǔ)償裝置的航攝儀進(jìn)行航空攝影任務(wù)，通常無需考慮飛行地速帶來的影響。