论文导读：自动调焦技术应用在普通地面相机上是非常普遍的。产生离焦。根据温、压传感器实测的温度、压力值以及飞机GPS提供的高度数据。调焦精度的高低直接影响成像质量。
关键词：自动调焦，离焦，传感器，调焦精度
1 引言
自动调焦技术应用在普通地面相机上是非常普遍的，主要是依据成像公式根据物距来调整像距。但对长焦距、高分辨率航空相机来说，由于在空中进行摄影的工作环境比较恶劣，大气温度和压力的变化使镜头的焦距发生变化，产生离焦，造成像面上影像模糊，分辨率降低，不考虑温度、压力影响的自动调焦技术无法获得满意的图像质量。本课题自动调焦系统的设计是找出离焦量与温度、压力和摄影高度等参数之间的关系，摄影时，根据温、压传感器实测的温度、压力值以及飞机GPS提供的高度数据，利用调焦控制系统来调整相机CCD焦面的位置。
2 离焦因素分析
 航空摄影时相机离焦主要原因是由于大气温度、压力和摄影高度的变化引起的。大气温度和压力的变化使空气的折射率、镜头玻璃的折射率、曲率半径、镜间间隔和镜箱长度等发生变化；摄影高度变化时，像距也不断变化；以上变化导致影像偏离焦面（CCD），产生离焦量 ，如图1所示，造成影像模糊，分辨率下降。
2．1大气温度和压力的影响
温度变化，使镜头玻璃的折射率、曲率半径、镜间间隔和镜箱长度发生变化，产生温度离焦，温度变化产生的离焦量计算公式为：
 （1）
式中∶  －镜头焦距
 —金属线膨胀系数
 —温度变化1℃镜头的离焦系数
 —温度变化量
大气压力变化使空气折射率变化，造成镜头焦距改变，产生离焦量为：
 （2）
式中∶p—环境大气压力， —标准大气压力， —空气折射率， —玻璃折射率
2．2摄影高度的影响
航空摄影时，摄影高度一般是变化的，根据物像共轭关系，只有无穷远所成的像是在焦面上，实际高度变化时，产生离焦量。根据物像关系推导出：
 (3)
式中∶ H－摄影高度
3 系统设计
 自动调焦系统根据温度、压力传感器的信号跟踪相机机体和镜头焦距的变化，根据机载GPS提供的高度信号，通过移动CCD，使其表面与调焦平面重合。如图2所示，相机镜头温度传感器（镜头温传）、机体温度传感器（机体温传）和大气压力传感器（压传）输出的微弱信号经放大器放大后，通过A/D转换器送往单片机8031，高度信号通过GPS接收模块获得从数据总线读取的数字量；经过公式（1）、（2）、（3）的计算，获得调焦量值，经过D/A转换，H型功放，使调焦电机工作，调焦电机带动减速器旋转，而转数由多圈旋转电位计进行检测反馈，至到要求的调焦量，位置计数器在地面测试时可以记录最佳图像位置。
3.1温度传感器
温度传感器采用的是WZP铂热电阻Pt100，它是一种利用金属电阻随温度变化的特性，具有正的电阻温度系数，测温范围宽，复现性好。是一种低电平、非线性的，具有极好的稳定性和精确度。其测量范围-200℃～+500℃。
在0℃～500℃时电阻值 与温度t的关系为
在-200℃～0℃时电阻值与温度t的关系为
∶在温度为t时铂热电阻的电阻值；
t∶温度℃；
 ∶0℃时电阻值；
a1∶3.90802×10-3／℃；
a2∶-5.847×10-7／℃；
a3∶-4.27350×10-12／℃。
当温度变化Δt，铂热电阻阻值也随之发生ΔR的变化量。要测量Δt，必须测知ΔR。ΔR的测量电路采用的是桥式平衡测量电路。这种电路是将铂热电阻作为桥式电路的一个臂，当铂热电阻变化时引起桥式电路不平衡，产生电压，通过三运放构成的测量放大电路和A／D转换接口，经计算就得到铂热电阻变化时对应的温度值。
3.2压力传感器
压力传感器采用摩托罗拉MPX2000硅压力传感器。该传感器是具有片内温度补偿和校正网络，其温度补偿范围为0～＋85℃；具有±0.25％的满量程线性度，这种网络中的电阻是经过计算机控制下的激光修正，因而精度很高，补偿效果好、稳定性好、漂移小，使用方便。论文参考网。
1/2 1 2 下一页 尾页 |
