太空|达到1080P!高清“太空之眼”助力中国空间站建造


太空|达到1080P!高清“太空之眼”助力中国空间站建造
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神舟十三号飞行乘组航天员不久前成功完成了首次出舱 , 进一步验证了空间站在轨组装建造的一系列关键技术 , 航天员们“畅游”太空的情景至今让不少国人激动 。 记录下这些时刻的“功臣”是由中国航天科技集团八院电子所研制的“太空之眼”家族 。 记者14日从八院获悉 , 随着我国宇航图像技术和数传技术的发展 , 如今“太空之眼”的成像画质已经能够达到1080P的高清水平 , 将助力我国建成自己的空间站 。
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在距地面约400公里高处 , 神舟十三号飞船 , 空间站天和核心舱 , 天舟二号、天舟三号货运飞船组成组合体在茫茫太空中飞行 , 摄像机成为地面工作人员唯一的“眼睛” 。 300℃左右的温差、真空失重、强辐射环境使太空生存充满危机 , 但24小时不间断“监护”可以让地面人员和航天员一样“身临其境” , 并记录着航天员们的每一帧动作 。 记录下这些时刻的“功臣”就是八院电子所研制的“太空之眼”家族 。
“太空之眼”的家族起源于神舟一号时期的CCD光学模拟摄像机和图像编码器 , 其关键内涵在于摄像机的光学传感器、视频编码技术和架构设计 。 光学传感器 , 摄像机的“眼睛” , 能敏锐地捕捉到监视画面;视频编码技术是摄像机的“灵魂” , 先后经历了四次技术的蜕变 , 把摄像机捕捉的图像进行“压缩打包” , 减少传输数据量 , 让后续传输更顺畅 。
八院专家介绍 , 为适应航天器各种监视需求 , “太空之眼”家族成员的架构设计可分为摄像机和编码器分体式架构、一体式高清摄像机架构 。 分体式架构能做到小而轻 , 布局灵活方便 。 一体式架构集成度高 , 各有各的优势 。 经过二十几年的发展 , 八院电子所团队已开发了微小型摄像组件、多通道小型化压缩器、微型宽视场摄像机、一体式高清舱外摄像机、新一代一体式全景摄像机等系列产品 。
据了解 , 此次执行任务的全景相机具有四只“眼睛” 。 此次执行任务的全景相机就具有四只“眼睛” , 或许你心中存在疑问 , 我们平时拍摄全景图像 , 拿着手机原地旋转一圈不就成了 , 怎么上天的全景这么复杂?
要知道 , 要在太空实现这“转一圈”三个字 , 可不是这么容易的事情 。 在全景摄像机设计初期 , 我们的设计师们就对这种方案进行论证 , 摄像机固定在可水平旋转的支架上 , 镜头需要位于支架的中心点 。 转动摄像机一周并隔一定角度拍照 , 拍摄得到一系列的场景图像 , 这就要求相机在旋转过程中要保持光心不动 。 同时这样的旋转机构在运载主动段时也必须经受严苛的力学考验 , 这样的技术风险是非常大的 。
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因此 , 设计师们脑洞大开 , 想到了基于多相机同时拍摄的全景成像方法 , 将多个相机同时拍摄得到的图像进行拼接 , 拍摄得到的相邻的两幅图像之间也要求需要有足够多的重合部分来进行拼接融合 。 这样可以避免高精度复杂旋转机构所带来的重量、力学可靠性等问题 , 也确保了高质量的成像效果 。
画质方面 , 载人航天工程初期 , “太空之眼”的画面分辨率相当于VCD的水平;到之后天宫空间实验室阶段 , 分辨率就达到DVD的水平 , 随着我们宇航图像技术和数传技术的发展 , 现在已经能够达到1080P的高清水平 。
画面来源:中国载人航天工程办公室
来源 北京日报客户端 | 记者 张航
编辑:黄品超
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