Компенсация смаза изображения

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 28 окт 2015, 21:43

Приводите свои мысли по этому поводу, а так же возможные технические решения.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 28 окт 2015, 21:49

viewtopic.php?f=64&t=23
Ротор с 3 ПЗС матрицами и электроникой внутри. Свет проходит через щелевую диафрагму шириной около 1 мм. Не нужно механического затвора, диафрагма для движущейся ПЗС работает как щелевой затвор. Полная компенсация движения поверхности Луны, регулируемая скоростью вращения ротора, даёт возможность легко подстраиваться под текущую высоту. Не вращающийся в целом аппарат даёт возможность точно направиться на Землю для передачи данных и проводить коррекцию траектории.
Ось ротора можно сделать питающими контактами в виде двух подпружиненных игл упирающихся в износостойкую сталь (примерно как ось шестерёнки в часах). Всё это можно сделать в герметичном цилиндрическом кожухе с газовым наполнением внутри (возможно гелиевом для уменьшения трения и увеличения теплопроводности), что улучшит условия для бытовой электроники и позволит избежать приваривания оси в вакууме. При этом сила, действующая на узкое стеклянное окошко будет небольшой и не приведёт к существенным искажениям изображения. Герметизация простого циллиндрического кожуха с узкой прорезью гораздо проще чем аппарата в целом.
Фокусировку можно производить двигая кожух целиком.
Последний раз редактировалось gionov 28 окт 2015, 22:28, всего редактировалось 8 раз.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 28 окт 2015, 21:51

gionov писал(а):http://forum.zelenyikot.com/viewtopic.php?f=64&t=23


Предлагаю всё-таки отдельную тему. У вас это как-то более общий форум.
К тому же стабилизация изображения и компенсация смаза это немного разные вещи.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 28 окт 2015, 22:39

gionov писал(а):http://forum.zelenyikot.com/viewtopic.php?f=64&t=23
Ротор с 3 ПЗС матрицами и электроникой внутри. Свет проходит через щелевую диафрагму шириной около 1 мм. Не нужно механического затвора. Полная компенсация движения поверхности Луны, регулируемая скоростью вращения ротора, даёт возможность легко подстраиваться под текущую высоту. Не вращающийся в целом аппарат даёт возможность точно направиться на Землю для передачи данных и проводить коррекцию траектории.
Ось ротора можно сделать питающими контактами в виде двух подпружиненных игл упирающихся в износостойкую сталь (примерно как ось шестерёнки в часах). Всё это можно сделать в герметичном цилиндрическом кожухе с газовым наполнением внутри (возможно гелиевом для уменьшения трения и увеличения теплопроводности), что улучшит условия для бытовой электроники и позволит избежать приваривания оси в вакууме. При этом сила, действующая на узкое стеклянное окошко будет небольшой и не приведёт к существенным искажениям изображения. Герметизация простого циллиндрического кожуха с узкой прорезью гораздо проще чем аппарата в целом.
Фокусировку можно производить двигая кожух целиком.


Я наверно чего-то не понимаю... Компенсировать линейный смаз изображения, вращением матрицы?
Если повернуть матрицу на определённый угол относительно некой точки, то пиксели расположенные ближе к оси вращения пройдёт более малый путь нежели пиксели расположенные дальше.

Когда снимали на плёнку, то во время экспозиции плёнку перемещали с нужной скоростью, на нужное расстояние. Думаю можно воспользоваться этим же принципом. Например двигать с помощью линейного пьезодвигателся матрицу.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение maxrez » 28 окт 2015, 22:59

gionov писал(а):http://forum.zelenyikot.com/viewtopic.php?f=64&t=23
Ротор с 3 ПЗС матрицами и электроникой внутри. Свет проходит через щелевую диафрагму шириной около 1 мм. Не нужно механического затвора. Полная компенсация движения поверхности Луны, регулируемая скоростью вращения ротора, даёт возможность легко подстраиваться под текущую высоту. Не вращающийся в целом аппарат даёт возможность точно направиться на Землю для передачи данных и проводить коррекцию траектории.
Ось ротора можно сделать питающими контактами в виде двух подпружиненных игл упирающихся в износостойкую сталь (примерно как ось шестерёнки в часах). Всё это можно сделать в герметичном цилиндрическом кожухе с газовым наполнением внутри (возможно гелиевом для уменьшения трения и увеличения теплопроводности), что улучшит условия для бытовой электроники и позволит избежать приваривания оси в вакууме. При этом сила, действующая на узкое стеклянное окошко будет небольшой и не приведёт к существенным искажениям изображения. Герметизация простого циллиндрического кожуха с узкой прорезью гораздо проще чем аппарата в целом.
Фокусировку можно производить двигая кожух целиком.


А выдержит эта конструкция перегрузки и вибрации при старте?

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 28 окт 2015, 23:15

Kalinkin писал(а):Я наверно чего-то не понимаю... Компенсировать линейный смаз изображения, вращением матрицы?
Если повернуть матрицу на определённый угол относительно некой точки, то пиксели расположенные ближе к оси вращения пройдёт более малый путь нежели пиксели расположенные дальше.

Матрица находится на боковой поверхности ротора, поэтому все точки движутся с одинаковой скоростью (ось вращения параллельна плоскости матрицы). Собираюсь сделать 3D модель, чтобы показать.
Тут есть один ньюанс, что центральная часть матрицы при сканировании щелью будет чуть дальше краёв, поэтому нужна цилиндрическая корректирующая линза перед матрицей. Но их можно заказать в любом месте, например http://standa.vicon-se.ru/katalog/vse_o ... aya_linza/
Kalinkin писал(а):Когда снимали на плёнку, то во время экспозиции плёнку перемещали с нужной скоростью, на нужное расстояние. Думаю можно воспользоваться этим же принципом. Например двигать с помощью линейного пьезодвигателся матрицу.

Скорость матрицы около 15 см/с. С пьезодвигателем вибрации будут ужасными и затраты энергии большими, а также очень жёсткие ограничения на синхронизацию, а из-за нестационарности движения остаточные звуковые волны будут гулять по матрице. Если линейно двигать, то это надо делать типа головки матричного принтера с штырями-направляющими и шаговым двигателем. Нужно ещё обеспечить плавность хода.
Последний раз редактировалось gionov 28 окт 2015, 23:45, всего редактировалось 5 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 28 окт 2015, 23:21

maxrez писал(а):А выдержит эта конструкция перегрузки и вибрации при старте?

Хороший вопрос, я над ним долго думал и наиболее удачный вариант парковки ротора, который придумался - это сделать зазор между ротором и стенками кожуха небольшим, а кожух - упругим. Перед запуском кожух зажимается с боков и надёжно зажимает внутри ротор (можно сделать специальные фиксирующие выступы и ямки). После выхода в космос зажим убирается (например, взрывается пироболт, который его стягивает, или пережигается нейлоновая леска, которая его стягивает). Кожух распрямляется и высвобождает ротор.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 28 окт 2015, 23:38

gionov писал(а):Матрица находится на боковой поверхности ротора, поэтому все точки движутся с одинаковой скоростью (ось вращения параллельна плоскости матрицы). Собираюсь сделать 3D модель, чтобы показать.


Понял к чему вы ведёте. Эдакий барабан, на боковых стенках которого крепятся матрицы. Но получается что в разные моменты времени, матрица будет находиться под разными углами к оптической оси, что неминуемо приведёт к ошибкам изображения. Разве что глубина резко изображаемого пространства позволит, в чём я очень сомневаюсь.
Это всё сможет сработать при довольно большом радиусе барабана, но тут встают требования габаритов.
Затвор должен располагаться как можно ближе к фокальной плоскости, в случае с барабаном её придётся отодвинуть на относительно большое расстояние, иначе при вращении матрица будет её задевать.

Линейное перемещение вариант более провернный (на плёнках).
К тому же можно задаться вопросом оптической компенсации.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 28 окт 2015, 23:53

Kalinkin писал(а):Понял к чему вы ведёте. Эдакий барабан, на боковых стенках которого крепятся матрицы. Но получается что в разные моменты времени, матрица будет находиться под разными углами к оптической оси, что неминуемо приведёт к ошибкам изображения. Разве что глубина резко изображаемого пространства позволит, в чём я очень сомневаюсь.
Это всё сможет сработать при довольно большом радиусе барабана, но тут встают требования габаритов.
Затвор должен располагаться как можно ближе к фокальной плоскости, в случае с барабаном её придётся отодвинуть на относительно большое расстояние, иначе при вращении матрица будет её задевать.

Про корректирующую циллиндрическую линзу я написал, чтобы всё было в фокусе. Радиус кожуха 15 см пойдёт? Да и аппарат же не обязан быть квадратным в сечении, можно сделать его немного другой формы. Почему затвор не может располагаться достаточно далеко? Например на расстоянии 1 см? Это никак не повлияет на интегральную однородность засветки различных участков матрицы, если длина щели достаточно большая.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 29 окт 2015, 10:35

gionov писал(а):Про корректирующую циллиндрическую линзу я написал, чтобы всё было в фокусе. Радиус кожуха 15 см пойдёт? Да и аппарат же не обязан быть квадратным в сечении, можно сделать его немного другой формы. Почему затвор не может располагаться достаточно далеко? Например на расстоянии 1 см? Это никак не повлияет на интегральную однородность засветки различных участков матрицы, если длина щели достаточно большая.


Цилиндрическая линза не подойдёт. В одной плоскости она будет работать как линза, и фокусировать пучок лучей в нужную точку, а в перпендикулярной плоскости она практически не будет оказывать влияния на лучи.

15 см маловато. Если взять матрицу размером 35 мм, закрепить на барабане и повернуть на угол чтобы щель была напротив края матрицы (угол примерно 13 градусов), то линейное смещение вдоль оптической оси составит примерно 2 мм, а это довольно много.

Чем дальше затвор от фокальной плоскости, тем большее влияние он оказывает на проходящие лучи. Он будет сильно гробить энергию проходящего через него излучения.

Ну и самое главное ваша система не работоспособна.
Допустим нет смаза. Объектив строит изображение в фокальной плоскости. Вы ставите перед ней узкую щель, которая автоматически становится полевой диафрагмой, т.е. ограничивает получаемое изображение в фокальной плоскости. Можно повернуть матрицу, но это приведёт лишь к тому, что на край матрицы будет поступать часть лучей, строящих центральную часть изображения, лучи строящие край изображения будут зарезаться щелью.
Просто прорисуйте примерный ход лучей и всё станет понятно.

Oleg
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 10:05

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Oleg » 29 окт 2015, 11:51

А если на время съёмки закрутить весь КА по тангажу маховиком? Маховик можно разместить в герметичном корпусе - тогда не возникает проблема вакуумных подшипников. Включили маховик и закрутили КА с нужной скоростью - затем закрутили в обратную сторону и вернули КА в исходное положение, остановили маховик - и КА перестал вращаться. Всё равно много кадров подряд не снимем - никакой памяти не хватит. Зато можно снять один объект серией из нескольких кадров под различным углом.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 29 окт 2015, 11:55

Oleg писал(а):А если на время съёмки закрутить весь КА по тангажу маховиком? Маховик можно разместить в герметичном корпусе - тогда не возникает проблема вакуумных подшипников. Включили маховик и закрутили КА с нужной скоростью - затем закрутили в обратную сторону и вернули КА в исходное положение, остановили маховик - и КА перестал вращаться. Всё равно много кадров подряд не снимем - никакой памяти не хватит. Зато можно снять один объект серией из нескольких кадров под различным углом.


В идеале не должно быть никого вращения при съёмке. Каждое новое движение будет добавлять свой смаз и ошибки.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Ejj » 29 окт 2015, 12:01

Если я правильно понимаю, так или иначе придется или оптическую систему как-то вращать, возможно не целиком, или снимать на очень малой выдержке.
Орбитальная скорость - 1600 м/с, чтобы смещение было меньше половины пространственного разрешения (0,1 м) выдержка должна быть - 1/32000 с.

Oleg
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 10:05

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Oleg » 29 окт 2015, 12:24

Такую выдержку предполагаемый сенсор не даёт. И светосила объектива (а значит и его вес) очень большая потребуется. Любые движущиеся щели, матрицы или зеркала всё равно будут раскачивать аппарат - он ведь очень маленький. Только это движение гораздо сложнее учесть, чем поворот от правильно расположенного маховика.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 29 окт 2015, 12:43

Ejj писал(а):Если я правильно понимаю, так или иначе придется или оптическую систему как-то вращать, возможно не целиком, или снимать на очень малой выдержке.
Орбитальная скорость - 1600 м/с, чтобы смещение было меньше половины пространственного разрешения (0,1 м) выдержка должна быть - 1/32000 с.


Поясните пожалуйста, в какой плоскости должно происходить вращение?

Честно говоря, я бы снизил требование по разрешению раза в 2. Это значительно упростило бы задачу.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 29 окт 2015, 12:49

Oleg писал(а):Такую выдержку предполагаемый сенсор не даёт. И светосила объектива (а значит и его вес) очень большая потребуется. Любые движущиеся щели, матрицы или зеркала всё равно будут раскачивать аппарат - он ведь очень маленький. Только это движение гораздо сложнее учесть, чем поворот от правильно расположенного маховика.


Т.е по вашему проще повернуть весь аппарат, чем повернуть одну его часть?
Чтобы движущие детали не раскачивали весь аппарат их наверняка можно изолировать с помощью каких либо успокоителей от основного корпуса.

К тому же как линейный смаз компенсировать поворотом?

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Ejj » 29 окт 2015, 13:59

Kalinkin писал(а):Поясните пожалуйста, в какой плоскости должно происходить вращение?

Честно говоря, я бы снизил требование по разрешению раза в 2. Это значительно упростило бы задачу.

В плоскости "вектор орбитальной скорости АМС относительно Луны - местная вертикаль".

Если главная камера будет служить навигационным прибором, то снижение ее разрешения приведет к снижению точности навигации, и соответственно увеличению необходимого запаса ХС на коррекции, а возможно и массы систем движения и ориентации.

Аватар пользователя
voyager-1
Сообщений: 41
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 18:34

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение voyager-1 » 29 окт 2015, 15:56

Kalinkin писал(а):Т.е по вашему проще повернуть весь аппарат, чем повернуть одну его часть?
Чтобы движущие детали не раскачивали весь аппарат их наверняка можно изолировать с помощью каких либо успокоителей от основного корпуса.

В космосе никакое движение не даётся бесплатно, если вы поставите вращающуюся оптику - придётся компенсировать её движение с помощью гироскопов. Гироскопы всё равно придётся ставить для ориентации, а поворотная оптика - это только лишняя точка отказа. Не надо плодить сущности.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение maxrez » 29 окт 2015, 16:14

voyager-1 писал(а):В космосе никакое движение не даётся бесплатно, если вы поставите вращающуюся оптику - придётся компенсировать её движение с помощью гироскопов. Гироскопы всё равно придётся ставить для ориентации, а поворотная оптика - это только лишняя точка отказа. Не надо плодить сущности.


Можно иметь второй барабан и раскрутить его в другую сторону. Это компенсирует поворотный момент. Но мне тоже не нравится такой механизм. Он слишком громоздкий и сложный. Если уж двигать матрицу, то линейно. Преобразовать вращательное движение на поступательное просто. Это займет меньше места, сделать это проще, и не надо мучатся с переносом сигнала с матрицы. Flex- кабель решает проблему.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 29 окт 2015, 16:33

Компенсация смаза поворотом ОС (со спутником или без) вещь довольно сложная. Углы поворота могут составлять секунды, при этом надо очень жёстко контролировать скорость наклона, к тому же точки на краю изображения будут двигаться с большей скоростью, всё это вместе может вместо компенсации принести кучу новых факторов для смаза.

Лично я бы применил линейное перемещение приёмника изображения. Двигать надо на небольшое рассточние, прада с высокой скоростью и в короткое время. Получиться что-то близкое к микроудару, что тоже наложит какие-то ограничения.


Вернуться в «Обоснование выбора целевой аппаратуры»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостей