一种转轮式多光谱相机自动曝光调节系统及调节方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106657802A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201611180137.5(22)申请日2016.12.19(71)申请人北京空间机电研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号9201信箱5分箱(72)发明人张跃东张绪国王丽王志凯马杨林招荣(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人陈鹏(51)Int.Cl.H04N5/235(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种转轮式多光谱相机自动曝光调节系统及调节方法(57)摘要一种转轮式多光谱相机自动曝光调节系统及调节方法，系统包括滤光轮、光学镜头、成像探测器、测光器件、信号处理单元、控制单元和数据记录单元。通过测光器件和信号处理单元测量并计算透过滤光片的光亮度信息，并根据测量的光亮度信息调节多光谱相机的曝光参数。滤光轮、光学镜头、测光器件的放置位置和滤光轮的旋转方向保证滤光轮上的某一滤光片和成像探测器的位置对应时，滤光轮的下一个滤光片和测光器件的位置对应。根据测量的透过滤光片的光亮度信息计算出测光器件位置滤光片对应谱段所需的曝光参数，当滤光轮旋转使已测光滤光片和成像探测器位置对应时，控制成像探测器按需要的曝光参数曝光成像。CN106657802ACN106657802A权利要求书1/2页1.一种转轮式多光谱相机自动曝光调节系统，其特征在于，包括：滤光轮、光学镜头、成像探测器、测光器件、信号处理单元、控制单元、数据记录单元；光学镜头放置在滤光轮一侧，成像探测器、测光器件放置在滤光轮另一侧；滤光轮包含转轮装置和滤光片，滤光轮上的滤光片均匀分布，滤光轮在旋转过程中，成像探测器和测光器件同时分别与滤光轮上两个相邻的滤光片中心位置对应；滤光轮转轮装置中安装有光电传感器，测量滤光片是否到达成像探测器位置，并将滤光片的位置信息发送给控制单元；光学镜头使用透射式光学镜头，入射光线经光学镜头汇聚后由滤光轮上的滤光片滤光，投射到成像探测器上；成像探测器接收经过滤光轮上滤光片滤光后的入射光，通过曝光时间和增益调节曝光量，成像探测器接收控制单元的曝光参数设置信号改变曝光参数，在控制单元的控制下采集图像并输出至数据记录单元；测光器件安装有镜头，测光器件的镜头与光学镜头光轴平行；测光器件接收透过滤光片的入射光信号，转换为电流信号传输到信号处理单元；信号处理单元接收测光器件输入的电流信号，根据已标定的测光器件电流与光亮度的关系得出透过滤光片的光亮度数据，并将光亮度数据发送给控制单元；控制单元存储有光亮度数据与成像探测器的曝光时间和增益的关系数据表，根据信号处理单元发送的光亮度数据计算出滤光片对应谱段所需的曝光参数，曝光参数包括成像探测器的曝光时间和增益；控制单元将曝光参数设置信号发送至成像探测器，在滤光轮转至成像位置时，控制成像探测器对曝光参数进行设置并控制成像探测器采集图像，同时控制单元将谱段信息发送给数据记录单元；数据记录单元记录成像探测器输出的图像数据和控制单元发送的谱段信息数据。2.根据权利要求1所述的一种转轮式多光谱相机自动曝光调节系统，其特征在于：所述成像探测器为全局电子快门面阵CMOS成像探测器或全局电子快门面阵CCD成像探测器，通过成像探测器的曝光时间和增益调节曝光量。3.根据权利要求1或2所述的一种转轮式多光谱相机自动曝光调节系统，其特征在于：所述测光器件采用硅光电二极管或硅光电池。4.一种转轮式多光谱相机自动曝光调节方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一、将光学镜头放置在滤光轮一侧，成像探测器、测光器件放置在滤光轮另一侧；调整成像探测器和测光器件的位置，使得成像探测器和测光器件同时分别与滤光轮上两个相邻的滤光片中心位置对应；驱动滤光轮开始转动；步骤二、滤光轮将滤光片位置信息发送给控制单元，控制单元检测滤光轮上滤光片是否到达成像和测光位置；步骤三、当控制单元检测到滤光轮中的某一个滤光片A中心与成像探测器位置对应时，测光器件测量透过滤光轮中滤光片A相邻的下一个滤光片B的光信号并将透过滤光片B的光信号转换为电流信号传输到信号处理单元；信号处理单元接收测光器件输入的电流信号，根据已标定的测光器件电流与光亮度的关系得出透过滤光片的光亮度数据，并将光亮度数据发送给控制单元，控制单元根据光亮度数据与成像探测器的曝光时间和增益的关系数据表以及此时信号处理单元输出的光亮度数据计算得出滤光片B对应谱段成像时成像探测器2CN106657802A权利要求书2/2页需要的曝光时间和增益参数并进行记录；步骤四、利用控制单元查询滤光片A对应谱段是否已在滤光轮转动的上一个位置进行了测光：若已测光，则根据测光后控制单元得出的曝光参数控制成像探测器曝光成像，并由数据记录单元记录滤