10 Лет первой камере для съемки марса в высоком разрешении

10 Лет первой камере для съемки марса в высоком разрешении

Вероятнее, это событие прошло фактически незамеченным. Разве что специалисты да очень интересующиеся любители отыскали в памяти, что 2 июня 2003 года космический аппарат Космического агентства ЕС «Марс-экспресс» («Mars Eхpress») отправился к Красной планете, в первый раз неся на своем борту стереоскопическуюкамерувысокого разрешения (High Resolution Stereo Camera, HRSC). По большому счету, само собой разумеется, страно, что первыми в это деле были европейцы: из 20 успешных миссий по изучению Марса, 13 были организованы США, 7 — СССР (последняя, «Фобос-2», завершилась во второй половине 80-ых годов двадцатого века) и всего одна (именно «Mars Eхpress») — Космическим агентством ЕС.
Смотрите кроме этого: VMC — вебка на Марсе

Человека XXI века уже не поразить live-кадрами с орбиты либо из Антарктиды. Но на съемку Марса онлайн, думается, мало кто сохранял надежду. Благодаря Космическому агентству ЕС это упущение исправлено.На орбите Марса на данный момент вращается три действующих исследовательских спутника. Два из них принадлежат NASA, один — Mars Express — ESA.

Любой из спутников оснащен фото камерамиразличной разрешающей способности, различного фокусного расстояния и разных научных целей. на данный момент мы приобретаем снимки поверхности с детализацией 25 см на пиксель.

Остроту сюжету додаёт и тот факт, что первоначально камера разрабатывалась для русского миссии «Марс-96»: было произведено и откалибровано два полноценных модуля. Но по окончании того, как русский АМС из-за отказа разгонного блока не вышла на отлётную траекторию, и разрушилась при входе в воздух Почвы, Institute of Space Sensor Technology and Planetary Exploration модифицировал дублирующий модуль с целью его применения в планируемой европейской миссии. Жаль, само собой разумеется, что лавры участников развенчания «составления и» марсианского сфинкса потрясающих 3D карт Марса достались не русскому аппарату, но сама стереоскопическая камера, благодаря которой все это стало быть может, заслуживает отдельного рассказа.HRSC — это девятиканальная камера на базе ПЗС матрицы, разрешающая приобретать снимки с детализацией до 2 метров, и строить цифровые модели рельефа. Главные подробности камеры: цифровой блок (обеспечение подачи электричества к сенсорам и цифровым элементам камеры, управляющий блок и процессор компрессии данных) и фактически элементы камеры (каркас, на что крепится оптика и сенсоры, помимо этого помогает еще и радиатором; головка камеры, включающая в себя линзы объектива и оптическую скамью; канал супер-разрешения, смонтированный в каркаса).Характеристики

HRSCSRCМеханические и электрические параметрыОптико-электронные параметрыЦифровые изюминкиСъемка
Цифровой блок 232 мм x 282 мм x 212 мм
Блок камеры 510 мм x 289 мм x 270 мм
Масса 20,4 кг
Потребляемая мощность на протяжении съемки 45,7 Вт 3,0 Вт
Уровень радиационной защиты 10 крад
Тип ПЗС THX 7808B Kodak KAI 1001
Физический размер пикселя 7 х 7 мкм 9 х 9 мкм
Пространственное разрешение при высоте 250 км 10 х 10 м 2,3 х 2,3 м
Угол обзора на 1 пиксель 8,25 2
Количество активных пикселей в ПЗС 9 ПЗС по 5184 px 1024 x 1032 px
Размер захватываемой поверхности 52,2 км в ширину (протяженность определяется временем сканирования) 2,35 х 2,35 км
Емкость большого заполнения потенциальной ямы 420000 е- 48000 е-
Спектральные фильтры 5 панхроматических, 4 цветных
Спектральный диапазон Стерео-каналы, надир и фотометрия — 675±90 нм, светло синий — 440±45 нм, зеленый — 530±45 нм, красный — 750±20 нм, ближний инфракрасный — 970±45 нм
MTF центрального пикселя 0,4 при 50 lp/mm 0,28 при 50 lp/mm
MTF в 20° от надира 0,33 при 50 lp/mm
Соотношение сигнал/шум 100 (панхроматические сенсоры)80 (цветные сенсоры, светло синий 40) 70
Компрессия в настоящем времени присутствует, JPEG
Степень компрессии 2-20 (вероятно без компрессии)
Большая скорость передачи выходных данных 25 Мбит/с по окончании компрессии (понижается при повышении высоты орбиты)
Время экспозиции пикселя от 2,24 мс до 54,5 мс от 0,5 мс до 50 с
Сложение пикселей 1×1, 2×2, 4×4, 8×8
Размер поверхности на итоговом изображении (при высоте съемки 250 км) 53 x 330 км 2.4 x 2.4 км
Средний количество передаваемых данных в день около 2 Гбит
Внутренний буфер для хранения данных нет 4 изображения при 14-битном разрешении
Среднее время полного цикла съемки одного изображения от 3 до 40 мин.

Оптика HRSC, расположенная в головке камеры, представляет собой апо-тессаровский объектив с фокусным расстоянием 175 мм (f/5,6), смонтированный на титановом основании. Коэффициент прозрачности варьируется от 0,37 для светло синий канала (440 нм) до 0,68 в панхроматическом диапазоне.

Частотно-контрастная черта (MTF) оптики для центрального пикселя (надир) имеет значение 0,4 при 50 lp/mm, при отклонении на 20° от надира MTF образовывает 0,33.ПЗС-матрица складывается из 9 элементов Thomson THX 7808B, расположенных параллельно для работы в режиме push-broom съемки (о принципе действия которой я детально говорил в статье про HiRISE). Электроника в головке камеры складывается из трех модулей, расположенных в фокальной плоскости. Любой модуль содержит по три ПЗС и предусилителя.

Любой из 9 ПЗС содержит 5184 пикселя физическим размером 7 мкм (для сравнения: в HiRISE пиксель 12 мкм), что снабжает поверхностное разрешение в 10 м на пиксель при высоте полета 250 км. HRSC разрешает делать стерео снимки c участием от 3 до 5 линий сенсоров, а также спереди — в надире — позади (±18,9°), плюс два внутренних последовательности сенсоров (±12.8°):Углы захвата сенсоров: ND — надир; S1, S2 — стерео 1 и стерео 2 (±18.9°); P1 and P2 — фотометрия 1 и фотометрия 2 (±12.8°); IR — ближний инфракрасный канал (+15.9°); GR — зеленый канал (+3.3°); BL — светло синий канал (+3.3°); RE — красный канал (-15.9°).

Угол захвата поперек линии полета для всех 9 линий сенсоров образовывает ±6°. SRC — территория охвата камерой супер разрешения.Стерео-каналы, надир и фотометрия трудятся в спектральном диапазоне 675±90 нм, светло синий — 440±45 нм, зеленый — 530±45 нм, красный — 750±20 нм, ближний инфракрасный — 970±45 нм, SRC трудится в панхроматическом диапазоне.

График спектральной чувствительности для всех каналов:Стерео съемка на протяжении направления перемещения космического аппарата разрешает всецело избежать влияния атмосферных и световых факторов, а участие в формировании итогового изображения не меньше 3 линий сенсоров дает четкую реконструкцию для цифровой модели рельефа с точностью до 1 пикселя. При применении 5 панхроматических изображений итоговый кадр кроме этого содержит фотометрические характеристики рельефа.Канал супер-разрешения, Super Resolution Channel (SRC) — это отдельная оптика и массив ПЗС с соответствующей электроникой.

Оптическая совокупность SRC представлет собой телескоп совокупности Максутова-Кассегрена с фокусным расстоянием 972 мм (f/11), оси которого расположены параллельно оптическим осям HRSC. Применяемая оптическая схема сочетает телескоп Максутова с диоптрическим телеобъективом, что сокращает неспециализированную длину конструкции и корректирует хроматические абберации в совокупности Максутова. Уровень качества изображений находится на уровне дифракционного предела с контрастностью около 25% при Найквисте 55,5 lp/mm.

Сенсоры SRC — ПЗС Kodak KAI 1001 со целой разверткой размером 1024 х 1032 px и размером пикселя 9 мкм, что дает 2,3 м поверхности на пиксель при высоте 250 км. SRC механически и электронно связана с HRSC и передает эти на «Марс-экспресс» не напрямую, а отдельным (десятым) каналом по интерфейсам HRSC. SRC владеет особой антиблюминговой электронным контролем и защитой экспозиции, разрешающим уменьшить смазывание изображения.

Работа камеры супер разрешения предусматривает три режима: точечный, растровый и постоянный. В точечном режиме изображения делаются не последовательно, в растровом — в определенном порядке, а в постоянном формируется лента изображений.Само собой разумеется, при наличии HiRISE с пространственным разрешением в 0,3 м главный акцент в научной сокровище HRSC делается на построении цифровых моделей рельефа (digital terrain models, DTM).

Данные для построения DTM основываются на привязанных к местности изображениях с 5 панхроматических каналов: надира, стерео и фотометрических (спереди и позади надира). Сопоставляя точки пересечения профилей и внутреннюю геометрию камеры, и параметры орбиты «Марс-экспресса», получается сетка из координат трехмерных объектов, которая в будущем интерполируется в растровую DTM.

Пример: каньон Гебы в фальшивых цветах (изображение ESA/ DLR):Анаглифные изображения кроме этого легко извлекаются из данных, взятых сенсорами HRSC. В случае если чтобы получить модель рельефа требуется сопоставление нескольких уровней данных, в особенности для исключения влияния топографии, то анаглиф — это легко корректировка данных на плоскую поверхность (эллипсоид Марса).

В случае если стерео эти берутся с одной орбиты, то такая корректировка сокращает поперечный параллакс и дает отличную стереопару эпиполярных изображений, складывающихся из зелёного диапазонов и красного модели RGB. Пример — каньон Гебы (изображение

Случайная статья:

5 САМЫХ ЗАГАДОЧНЫХ ФОТО С МАРСА


Похожие статьи:

Nokia показала первую камеру для систем виртуальной реальности

Подразделение Nokia Technologies объявило необычнуюкамерудля совокупностей виртуальной реальности. Nokia OZO снимает полную сферическую трёхмерную…

  • Первая за 10 лет камера polaroid восхитительна

    В 80-ю годовщину основания Polaroid люди, стоящие за Impossible Project, запускают новый бренд Polaroid Originals с целью вернуть популярность…

  • Камеры для всех случаев жизни

    Ещё недавно экшен- камерыбыли чем-то непонятным для простых людей, и ими по большей части пользовались те, кто занимается разными экстремальными видами…

  • Комментирование и размещение ссылок запрещено.

    Обсуждение закрыто.