ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
OPTICAL-ELECTRONIC CONVERTER

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, в частности к сканирующей оптико-электронной аппаратуре и может быть использовано на воздушных судах и космических аппаратах для дистанционного зондирования Земли в интересах народного хозяйства и для решения специальных задач.
Известен оптико-электронный преобразователь (ОЭП), используемый для дистанционного зондирования Земли, имеющий в своем составе отдельную линейку расположенных в шахматном порядке фотоприемников для съемок в панхроматическом диапазоне и отдельную линейку расположенных в шахматном порядке фотоприемников для съемок в мультиспектральном диапазоне [1, 2]. Данный оптико-электронный преобразователь с шахматным расположением однотипных фотоприемников является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения и взят нами в качестве прототипа.
Основным недостатком данного ОЭП является наличие отдельных линеек фотоприемников, с соответствующими блоками обрамляющей их электроники, для съемок в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах, что приводит к значительному расстоянию между панхроматической и мультиспектральной линейками, достигающему 50-100 мм. Это вызывает значительную разновременность между съемками одного и того же объекта в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах и затрудняет совмещение изображений одного и того же объекта, полученных в разных спектральных диапазонах, так как из-за разновременности его съемки в разных спектральных диапазонах, объект успевает переместиться по пространственной и угловой координатам. Схема такого ОЭП приведена на рисунке 1.
Известен оптико-электронный преобразователь с оптической сшивкой изображения, когда отдельные фотоприемники панхроматических или мультиспектральных линеек совмещаются в единую строку с использованием оптической призмы или системы зеркал [3]. Данный ОЭП позволяет улучшить качество съемки в пределах одной линейки фотоприемников, но разновременность съемки объекта панхроматической и мультиспектральной линейками фотоприемников остается такой же, как и в случае применения ОЭП с отдельными линейками расположенных в шахматном порядке фотоприемников для съемок в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах, что затрудняет совмещение изображений одного и того же объекта, полученных в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах, разными линейками фотоприемников. Схема такого ОЭП приведена на рисунке 2.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение разновременности съемки объекта в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах.
Поставленная цель достигается в оптико-электронном преобразователе, содержащем две линейки расположенных в шахматном порядке фотоприемников, в каждой из которых в одном ряду находятся панхроматические, а во втором ряду - мультиспектральные фотоприемники, путем их совмещения в единую строку с использованием оптической сшивки изображений. Причем, если в первой линейке фотоприемников на четных позициях расположены мультиспектральные фотоприемники, а на нечетных - панхроматические, то во второй линейке, наоборот, на четных позициях располагаются панхроматические фотоприемники, а на нечетных мультиспектральные фотоприемники. При этом две такие линейки фотоприемников образуют единую систему.
При работе такого оптико-электронного преобразователя формируется единая строка в пределах каждой из линеек фотоприемников, но расстояние между панхроматическими и мультиспектральными фотоприемниками определяется уже не расстояниями между двумя линейками фотоприемников с обрамляющей их электроникой, а расстояниями между отдельными фотоприемниками в одной линейке, что позволяет уменьшить расстояние между панхроматическим и мультиспектральным фотоприемниками до нескольких мм. Тем самым достигается положительный эффект, заключающийся в уменьшении времени между регистрацией изображения в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах, что упрощает совмещение изображений объекта в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах, полученных разными линейками фотоприемников. Схема предлагаемого изобретения приведена на рисунке 3.
Предлагаемое изобретение поясняется рисунками.
На рисунке 1 приведена схема оптико-электронного преобразователя - прототипа, состоящего из двух независимых линеек фотоприемников, одна из которых содержит только расположенные в шахматном порядке фотоприемники панхроматического канала -(ПХ), а вторая - только расположенные в шахматном порядке фотоприемники мультиспектрального канала - (МС). При этом расстояние между фотоприемниками в линейках составляют несколько миллиметров (обозначено на рисунке стрелками - А), в то время как расстояние между линейками, а значит и расстояние между панхроматическими и мультиспектральными фотоприемниками составляет 50-100 мм (обозначено на рисунке стрелками - Б).
На рисунке 2 приведена схема оптико-электронного преобразователя с оптической сшивкой изображений, получаемых на линейках, содержащих только фотоприемники мультиспектрального канала, либо только фотоприемники панхроматического канала, на которых формирование панхроматического и мультиспектрального изображения осуществляется независимо друг от друга. Как видно из данной схемы, применение оптической сшивки изображений позволяет улучшить качество изображения, получаемого на панхроматических линейках и на мультиспектральных линейках за счет оптической сшивки изображений, но не позволяет уменьшить расстояние между панхроматическими и мультиспектральными фотоприемниками, т.к. расстояние между панхроматической и мультиспектральной линейками остается на уровне 50-100 мм (обозначено на рисунке стрелками - Б). Поэтому в данном случае сохраняется разновременность получения изображения одного и того же объекта на панхроматической и мультиспектральной линейках.
На рисунке 3 приведена схема оптико-электронного преобразователя с оптической сшивкой изображений, предложенного в данном изобретении. Как видно из схемы, в данном случае каждая из линеек фотоприемников содержит расположенные поочередно в шахматном порядке панхроматические и мультиспектральные фотоприемники. Причем, если в одной из таких линеек на нечетных местах расположены панхроматические фотоприемники, а на четных - мультиспектральные фотоприемники, то во второй, на нечетных местах располагаются мультиспектральные, а на четных
- панхроматические фотоприемники. Расстояние между фотоприемниками внутри линейки сохранено на уровне нескольких мм (обозначено на рисунке стрелками - А). При формировании единой строки в пределах каждой из линеек, с помощью оптической сшивки изображений, расстояние между панхроматическими и мультиспектральными фотоприемниками определяется уже не габаритами оптических линеек с обрамляющей их электроникой (обозначено на рисунке стрелками - Б), а расстояниями между отдельными фотоприемниками в одной линейке, что позволяет уменьшить расстояние между ними до нескольких мм (обозначено на рисунке стрелками - А). При этом достигается положительный эффект, заключающийся в уменьшении времени между регистрацией одного и того же объекта панхроматическими и мультиспектральными фотоприемниками, что позволяет упростить совмещение изображений объектов, полученных в разных спектральных диапазонах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Р.А. Шойвенгерт. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений, Москва, Техносфера, 2010, стр.47.
2. А.И. Бакланов. Системы наблюдения и мониторинга, Москва, Бином. Лаборатория знаний, 2009 г., стр.147-150.
3. А.И. Бакланов. Системы наблюдения и мониторинга, Москва, Бином. Лаборатория знаний, 2009 г., стр.140-141., стр.147-150.