专利名称：一种编码器触发曝光的点扫描成像方法
技术领域：
本发明涉及一种编码器精密控制和扫描成像技术，特别涉及一种点对点式的编码器触发曝光的点扫描成像方法。
背景技术：
现有比较成熟的扫描成像系统由目标、光学系统、扫描装置、探测器等组成，整体成像时通过光学系统会产生像差，对探测器接收到的成像质量有影响，在对远目标成像光学系统中，采用得比较多的是用线扫描，面扫描成像方式。虽然探测器可以通过线阵CCD或者面阵CCD可以有效提高扫描成像效率，但是成像质量问题无法从原理上消除，而且扫描成像视场小。发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种点对点式的编码器触发曝光的点扫描成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下
—种编码器触发曝光的点扫描成像方法，应用在设有光学镜头以及方位转轴和俯仰转轴的二维扫描转台上，方位编码器和俯仰编码器分别安装在方位转轴和俯仰转轴上， 该方法包括以下步骤
步骤i :二维扫描转台在方位伺服电机驱动下，对目标物进行水平方向的逐点扫描；当二维扫描转台达到极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机的驱动下，转过俯仰编码器一个方波周期的角度后并保持不变；
步骤ii :二维扫描转台沿着与步骤i中相反的方向，对目标物进行水平方向的逐点扫描；当二维扫描转台达到极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机的驱动下，转过俯仰编码器一个方波周期的角度后并保持不变；
不断重复上述步骤i和步骤ii，直到固定视场扫描完成；
在扫描过程中，方位编码器和俯仰编码器产生位置信号；目标物通过设置在二维扫描转台上的光学系统成像，由设置在二维扫描转台上的光电接收器接收像点能量，根据方位编码器和俯仰编码器的位置信号，存储像点信号。
在上述技术方案中，该方法可以用于进行周扫描，具体步骤为二维扫描转台在方位伺服电机驱动下，转过360°，到达极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机的驱动下，转过俯仰编码器一个方波周期的角度，方位转轴再转过360°，俯仰轴以相同方向转过俯仰编码器一个方波周期的角度，完成螺旋式全周扫描。
在上述技术方案中，该方法还包括以下步骤
扫描完成后，对存储的像点信号进行数据处理和成像位置校正，重构出目标物的像。
在上述技术方案中，扫描过程中，分别以方位编码器的方波信号的上升沿或下降沿作为触发信号，控制光学系统曝光，完成光电信息接收。
本发明的编码器触发曝光的点扫描成像方法优点包括
I、扫描系统为二维扫描转台，可以实现方位全周扫描，便于控制；
2、光学系统结构简单，轴上成像保证成像质量，通过矩形光阑的位置可以实现光轴方向调焦；
3、接收单元为快速响应单点光电接收器，信号存储和数据处理效率高，可以通过滤光实现不同波段光谱成像，适用于不同波段单色光谱测量；
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图I为点对点扫描成像方法系统示意图2为编码器控制扫描方式示意图3为扫描成像系统工作流程图4为单一俯仰角度方位扫描工作流程图5为扫描角度成像修正原理示意图中的附图标记表不为
I、目标物；2、光学系统；3、二维扫描转台；4、俯仰编码器；5、方位编码器；6、俯仰伺服电机；7、方位伺服电机；8、矩形光阑；9、光电接收器。
具体实施方式
本发明的发明思想为点对点成像是一种物像共轴成像方式，成像质量可以得到有效控制。图像接收可以使用单点光电接收器，通过位置时钟控制信号采集存储，实现成像数据的记录。选取高速响应的光电接收器，可以有效提高扫描成像效率，同时可以得到容易控制的成像质量。目前这种点对点式扫描成像方法可以作为一种新型扫描成像技术。
本发明的一种编码器触发曝光点的扫描成像方法对于静态的目标物成像，利用二维扫描转台作为扫描装置，对目标物进行逐点扫描，水平方向由方位伺服电机控制驱动， 垂直方向由俯仰伺服电机控制驱动。目标物点通过轴上光学系统点对点成像，像点由单点光电接收器接收并存储，通过方位编码器和俯仰编码器的位置信号作为时钟，控制单点光电接收器接收到对应的水平方向和垂直方向的光电信号，信号存储后通过数据处理可以生成完整的目标成像。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
图I至5显示了本发明的一种具体实施方式
。本发明的编码器触发曝光的点扫描成像方法应用的二维扫描转台3上，设置有光学系统2、方位转轴和俯仰转轴。其中，方位转轴可以由方位伺服电机7驱动转动，而俯仰转轴可以由俯仰伺服电机6驱动转动。二维扫描转台3上还设有矩形光阑8和光电接收器9。
本发明的编码器触发曝光的点扫描成像方法的扫描成像原理及过程如下
一、二维扫描转台3在伺服电机驱动下，对目标物I进行逐点扫描，方位编码器5 和俯仰编码器4记录转台方位转角和俯仰角，产生位置信号，系统示意如图I所示；
二、目标物I通过光学系统成像，单点光电接收器接收像点能量，根据方位编码器5和俯仰编码器4的位置信号，存储像点信号，系统原理框图如图3所示，在同一俯仰角度下，转台方位轴沿同一方向转动，方位编码器5产生周期信号，其被计算机存储系统存为记录位置，同时方位编码器5的方波信号的上升沿作为触发信号，控制光学系统曝光， 完成一次光电接收器信息接收，接收到的光电信息通过A/D转换模块转化成计算机可以存储并处理的数字信号，控制框图如图4所示，当计算机检测到方位极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机6的驱动下，转过俯仰编码器4 一个方波周期的角度后并保持不变， 进入下一个方位扫描周期，如图2所示的摆扫方式，该方位扫描周期内，转台方位轴反向转动，方位编码器5的方波信号的下降沿作为触发信号,控制光学系统2曝光,完成光电信息接收，A/D转换模块转化后计算机存储。扫描成像系统要求严格控制接收光阑的尺寸，如图I所示，对于225000P/R刻线的方位和俯仰编码器，位置信号周期即控制步距角度 Δ Θ =360X3600/225000=5. 76"，如果光学系统焦距f=lm，为保证单点成像，矩形光阑尺寸不能大于 Δ H=f X Δ Θ =28 μ m ；
三、扫描完成后，对存储的像点信号进行数据处理和成像位置校正，重构出目标像，系统扫描原理如图2所示；二维扫描转台3由于对应不同俯仰角，光学系统2在方位伺服电机7转过相同角度时物方扫描间距不相同，因此要求对成像位置进行修正。如图 4所示当方位伺服电机转过角度δ α，扫描俯仰角度为Θ时光学系统成像扫过视场角为 δ a cos Θ，因此图像重构时，要考虑到俯仰角度进行修正。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.一种编码器触发曝光的点扫描成像方法，应用在设有光学镜头以及方位转轴和俯仰转轴的二维扫描转台上，方位编码器和俯仰编码器分别安装在方位转轴和俯仰转轴上，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤i :二维扫描转台(3)在方位伺服电机(7)驱动下，对目标物(I)进行水平方向的逐点扫描；当二维扫描转台(3)达到极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机(6)的驱动下，转过俯仰编码器(4) 一个方波周期的角度后并保持不变； 步骤ii :二维扫描转台(3)沿着与步骤i中相反的方向，对目标物(I)进行水平方向的逐点扫描；当二维扫描转台(3)达到极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机(6)的驱动下，转过俯仰编码器(4) 一个方波周期的角度后并保持不变； 不断重复上述步骤i和步骤ii，直到固定视场扫描完成； 在扫描过程中，方位编码器(5)和俯仰编码器(4)产生位置信号；目标物(I)通过设置在二维扫描转台(3)上的光学系统成像，由设置在二维扫描转台(3)上的光电接收器(9)接收像点能量，根据方位编码器(5)和俯仰编码器(4)的位置信号，存储像点信号。
2.根据权利要求I所述的编码器触发曝光的点扫描成像方法，其特征在于，该方法可以用于进行周扫描，具体步骤为二维扫描转台(3)在方位伺服电机驱动下，转过360°，到达极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机(6)的驱动下，转过俯仰编码器(4) 一个方波周期的角度，方位转轴再转过360°，俯仰轴以相同方向转过俯仰编码器(4) 一个方波周期的角度，完成螺旋式全周扫描。
3.根据权利要求I所述的编码器触发曝光的点扫描成像方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤 扫描完成后，对存储的像点信号进行数据处理和成像位置校正，重构出目标物(I)的像。
4.根据权利要求1-3任一项所述的编码器触发曝光的点扫描成像方法，其特征在于，扫描过程中，分别以方位编码器(5)的方波信号的上升沿或下降沿作为触发信号，控制光学系统(2)曝光，完成光电信息接收。
全文摘要
本发明涉及一种编码器触发曝光的点扫描成像方法，包括以下步骤二维扫描转台在方位伺服电机驱动下，对目标物进行水平方向的逐点扫描；当二维扫描转台达到极限位置时，转台俯仰轴在俯仰伺服电机的驱动下，转过俯仰编码器一个方波周期的角度后并保持不变；然后进行对目标物的反向水平逐点扫描，而且可以实现全周扫描。本发明的编码器触发曝光点扫描成像方法，扫描系统为二维扫描转台，可以实现方位全周扫描，便于控制；光学系统结构简单，轴上成像保证成像质量，通过矩形光阑的位置可以实现光轴方向调焦；接收单元为快速响应单点光电接收器，信号存储和数据处理效率高，可以适用于不同波段单色光谱成像。
文档编号H04N1/04GK102984423SQ20121048790
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者艾华, 曹艳波 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所