ES2563206T3

ES2563206T3 - Procedimiento de obtención de imagen policroma

Info

Publication number: ES2563206T3
Application number: ES11723533.3T
Authority: ES
Inventors: Laurent Brouard; Cyrille Tourneur
Original assignee: Airbus Defence and Space SAS
Current assignee: Airbus Defence and Space SAS
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2016-03-11
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: US9055240B2; WO2011138541A1; FR2959903A1; EP2567537A1; EP2567537B1; US20130050488A1; FR2959903B1

Abstract

Procedimiento de obtención de imagen policroma en la banda espectral de observación de 360 nm a 950 nm, que comprende las etapas siguientes: /1/ integrar una óptica de toma de vistas (1) a bordo de una aeronave o de un satélite (S), comprendiendo dicha óptica de toma de vistas un telescopio (11) y estando adaptada para formar unas vistas en al menos un plano focal (PF) respectivamente a partir de radiaciones que pertenecen a varias subbandas espectrales comprendidas cada una en la banda espectral de observación; /2/ colocar al menos una matriz (21,..., 2n) de fotodetectores (20) en dicho al menos un plano focal, para capturar una imagen intermedia de cada vista formada mediante la óptica de toma de vistas con una resolución asociada a dicha imagen intermedia; /3/ capturar las imágenes intermedias de una misma escena (F) respectivamente para cada subbanda espectral; y /4/ fusionar las imágenes intermedias capturadas respectivamente para las subbandas espectrales, con el fin de formar una imagen final policroma, determinando el telescopio (11) de la óptica de toma de vistas (1) una pupila común a las subbandas espectrales, y fijando una dimensión de dicha pupila común una frecuencia espacial de corte diferente para cada subbanda espectral, comprendiendo las subbandas espectrales una primera subbanda espectral y al menos otra subbanda espectral amplia hacia las grandes longitudes de onda, con dicha otra subbanda espectral amplia hacia las grandes longitudes de onda que posee al menos una longitud de onda mayor que un límite superior de dicha primera subbanda espectral, dimensionándose la pupila del telescopio (11) de manera que la frecuencia espacial de corte para la primera subbanda espectral sea superior a la frecuencia de Nyquist de la imagen intermedia capturada para dicha primera subbanda espectral, determinándose cada subbanda espectral mediante un solo filtro (3a-3d) que afecta a todos los fotodetectores (20) que se utilizan para capturar la imagen intermedia correspondiente, ampliándose continuamente entre unos puntos de la vista referida que se obtienen en imagen sobre estos fotodetectores, estando el procedimiento caracterizado por que la pupila del telescopio (11) se dimensiona además para que la frecuencia espacial de corte para dicha otra subbanda espectral amplia hacia las grandes longitudes de onda sea inferior a la frecuencia de Nyquist de la imagen intermedia que se captura para dicha primera subbanda espectral, y por que la imagen intermedia capturada para la primera subbanda espectral se forma utilizando un paso de muestreo (pb) de la vista correspondiente, que es dos veces menor que otro paso de muestreo (pd) utilizado para capturar la imagen intermedia de la otra subbanda espectral amplia hacia las grandes longitudes de onda, midiéndose dichos pasos de muestreo paralelamente a unas líneas (LDET) y unas columnas (CDET) de los fotodetectores (20), de manera que el muestreo para dicha primera subbanda espectral corresponda a una densidad de superficie cuatro veces más importante que el muestreo para dicha otra subbanda espectral amplia hacia las grandes longitudes de onda.

Description

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Experto en la materia elige habitualmente la dimensión de la pupila de la óptica de toma de vistas de manera que su frecuencia espacial de corte sea superior a la frecuencia de Nyquist para toda la banda espectral de observación. En la invención, la óptica 1 se selecciona para satisfacer esta condición para la primera subbanda espectral, que corresponde al color verde del filtro 3b: ʋNb < ʋCb.

5 Según la invención, la óptica 1 se selecciona, además, de manera que su frecuencia espacial de corte para al menos otra subbanda que contiene una longitud de onda superior al color verde sea inferior a la frecuencia de Nyquist para el color verde. De esta manera, por ejemplo: ʋCd < ʋNb < ʋCb, siendo ʋCd la frecuencia espacial de corte de la óptica 1 para el color rojo del filtro 3d. De esta manera, la información de imagen de color rojo contenida en la vista correspondiente se limita mediante la óptica 1, pero esta óptica posee unas dimensiones que se reducen sustancialmente.

La dimensión de la pupila de la óptica de toma de vistas 1 se selecciona aplicando los principios que se conocen, para satisfacer la doble desigualdad anterior. De esta manera, según la invención, el diámetro de la pupila se elige 15 justo superior a H x λb máx/(2 x GSD), e inferior a H x λr máx/(2 x GSD), donde:

H es la altitud del satélite S por encima del suelo terrestre;

λb máx es la longitud de onda máxima de la primera subbanda espectral, que corresponde preferentemente al color verde;

λr máx es la longitud de dona máxima de la subbanda espectral amplia hacia las grandes longitudes de onda, que puede corresponder al color rojo; y

25 GSD es la resolución de la imagen final expresada en el espacio objeto.

Por ejemplo, aplicando la invención a un instrumento de toma de vistas que se integra a bordo de un satélite geoestacionario, puede obtenerse una resolución de 10 m (metro) en el nadir para la imagen final policroma con una pupila circular de la óptica 1 de la que el diámetro está comprendido entre 1,15 m y 1,25 m. Sin utilizar la invención, el diámetro de pupila de la óptica 1 se aumentaría en un factor superior a dos.

Cuando la imagen intermedia que corresponde a la subbanda de color rojo se adquiere con la condición ʋCd < ʋNb, no es necesario que la frecuencia de Nyquist para esta subbanda roja sea igual a la de para la subbanda verde. Dicho de otra manera, la imagen intermedia de la subbanda roja puede adquirirse con una resolución que es

35 superior, o menos fina, que la resolución de la imagen intermedia de la subbanda verde. Como las vistas se forman mediante la misma óptica 1 para todas las subbandas espectrales, el muestreo de la vista para la subbanda roja puede ser inferior al que se realiza para la subbanda verde.

Ahora se describen dos métodos para capturar las imágenes intermedias respectivas de la subbanda verde y de las otras subbandas espectrales con unas resoluciones que son diferentes. En estos ejemplos, la imagen intermedia capturada para la primera subbanda espectral, verde, se forma utilizando un paso de muestreo de la vista correspondiente, que es dos veces menor que otro paso de muestreo utilizado para capturar la imagen intermedia de otra subbanda espectral más amplia hacia las grandes longitudes de onda, por ejemplo, roja. Cada matriz de fotodetectores 20 está formada por líneas LDET y por columnas CDET de fotodetectores que son adyacentes, y todos

45 los pasos de muestreo que se consideran se miden paralelamente a estas líneas y columnas de fotodetectores.

Las figuras 2b y 2c ilustran el primer método para la configuración de la figura 2a, cuando se utiliza una misma matriz 2 para capturar todas las imágenes intermedias. Representan esta matriz 2, con cada casilla que es un fotodetector 20. En estas figuras, los fotodetectores 20 que se marcan con una cruz se utilizan para capturar la imagen intermedia de la vista correspondiente, y los que no se marcan con una cruz no se utilizan, es decir, que los valores de intensidad que capturan no se transmiten. La figura 2b corresponde a la utilización de la matriz 2 para la subbanda verde del filtro 3b: todos los fotodetectores 20 se utilizan. La figura 2c corresponde a la utilización de la misma matriz 2 para la subbanda amarilla del filtro 3c o la subbanda roja del filtro 3d: los fotodetectores 20 que se utilizan se restringen a una selección de uno de dos a lo largo de las líneas LDET y de las columnas CDET. De esta

55 manera, el muestreo para la subbanda espectral verde corresponde a una densidad de superficie que es cuatro veces más importante que el muestreo para las subbandas espectrales amarilla y roja. En las figuras 2b y 2c, pb designa el paso de muestreo para el color verde, y pc/d el de para el color amarillo o rojo. Una ventaja de este modo de captura de las imágenes intermedias que nos sean la asociada al color verde, utilizando solo un fotodetector 20 de cuatro, es que reduce la diafonía (“cross-talk” en inglés) que puede intervenir entre unos fotodetectores 20 que están próximos en la matriz 2. De ello resulta una mejora de la contribución de los fotodetectores en la función de transferencia de modulación total del instrumento de toma de vistas.

La figura 3b ilustra una trasposición de este primer método de captura de las imágenes intermedias para la configuración de la figura 3a. Durante una misma exposición de la matriz 2, todos los fotodetectores 20 se leen en el

65 interior de la porción 2b, que corresponde al filtro 3b de la subbanda verde, y un solo fotodetector 20 de cuatro no se lee o transmite en el interior de las porciones 2a, 2c y 2d que corresponden a las otras subbandas.

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