Wie wurde die Bewegungsunschärfe in den frühen Erdbeobachtungssatelliten gemildert?

Der Corona Photographic Surveillance Satellite hatte eine (später zwei) Schwenkkameras für Beobachtungen:

Kameras auf Corona

(Kameras auf Corona - Quelle )

Die Kameras schwenkten über einen 70-Grad-Bogen senkrecht zur Flugbahn. Aus Wikipedia :

Die Linsen waren Panoramaobjektive und bewegten sich in einem Bogen von 70° senkrecht zur Richtung der Umlaufbahn. Ein Panoramaobjektiv wurde gewählt, weil es ein breiteres Bild erhalten konnte. Obwohl die beste Auflösung nur in der Mitte des Bildes erhalten wurde, konnte dies überwunden werden, indem die Kamera automatisch über einen Bogen von 70° vor und zurück geschwenkt ("hin- und herbewegt") wurde. Das Objektiv der Kamera drehte sich ständig, um dem Unschärfeeffekt des sich über den Planeten bewegenden Satelliten entgegenzuwirken.

Der letzte Satz wundert mich: Wie wirkt das Drehen der Kamera der Bewegungsunschärfe entgegen? Ist das mit der heutigen Technik noch ein Thema?

Interessantes Rätsel! Es sieht auf jeden Fall (aus diesen Bildern und der Erklärung) aus, dass die Drehung quer zur Spur erfolgt und daher Bewegungen oder Unschärfen entlang der Spur nicht kompensieren kann, aber dem scheint dieser letzte Satz zu widersprechen (wie Sie betonen). Die Bewegung entlang der Spur bringt etwa 15 Sekunden später denselben Bereich auf der Erde in das Sichtfeld der zweiten Kamera, sodass der nächste Scan denselben Bereich aus einer anderen Richtung erfasst. Neugierige Droiden schlagen vor, die Drehung soll Unschärfe kompensieren, was mir jetzt einfach falsch erscheint.
Die sonnenbeschienene Erde ist ziemlich hell, es ist möglich, dass der Schlitz des Panorama-Scansystems so eng und die effektive Belichtungszeit so kurz war, dass dies die Unschärfe begrenzt, aber es ist schwer zu glauben. Könnte ein f/3-Objektiv bei einer Auflösung von 7 Metern und einer Geschwindigkeit von >7.000 m/s den Film mit nur 1/1000 s belichten, wenn es keine Bewegung zum Kompensieren von Unschärfe gäbe? Überprüfen Sie books.google.com für Hexagon (KH-9) Mapping Camera Program und Evolution für ein paar Informationen, aber ich sehe dort noch keine Antwort.
Dieser Artikel diskutiert die komplexe Verzerrung aufgrund der Krümmung der Erde, des Cross-Track-Scannens und der Längs-Track-Bewegung und deren Modellierung, aber "Unschärfe" wird dort nicht erwähnt.
@uhoh Anscheinend waren die Kameras f / 3,5 und hatten eine Belichtungszeit von 1/200 Sekunde ( Quelle ), daher war eine zusätzliche Bildbewegungssteuerung erforderlich.
@StarfishPrime das klingt viel vernünftiger, danke! Naive Anwendung der Sunny 16-Regel , die eine ISO- oder ASA-Bewertung von ungefähr 25 vorschlägt, was auch für eine hochauflösende Infrarot-Emulsion mit kleiner Körnung in den 1960er Jahren vernünftig klingt.

Antworten (1)

Zuerst die schlechte Nachricht: aus der Bewertung der CORONA-Serie von Satellitenbildern für die Landschaftsarchäologie: eine Fallstudie aus dem Orontes-Tal, Syrien

Leider wurde die Mechanik des IMC nicht in den CORONA-Dokumenten veröffentlicht.

Der Autor entmystifiziert jedoch die etwas seltsame Formulierung auf der Wikipedia-Seite:

Bei der C'''-Kamera drehte sich der untere Teil mit den schweren Linsen um volle 360°, während der Scanarm oben in einem Bogen von 70° hin und her oszillierte. Dies erforderte das Ausrichten und Arretieren des Scanarms und des Objektivs vor der Aufnahme des Fotos. Dies wurde unter Verwendung eines federbelasteten Stifts mit einer V-Spitze durchgeführt, die in einen V-Schlitz am hinteren Ende der Linsenzelle eingreift. Der Scanarm selbst wurde von einer Nocke angetrieben, die ihn auf Objektivgeschwindigkeit beschleunigte, bis der V-Stift in den V-Schlitz einrastete. Am Ende des Scans wurde der V-Stift zurückgezogen und die Nocke brachte den Scanarm in seine ursprüngliche Position zurück, während sich die Linse weiter drehte. Diese Modifikationen verringerten die Vibrationen aufgrund der Hin- und Herbewegung der Kamera erheblich.

Also nichts mit Bewegungsunschärfe zu tun, sondern alles mit der umständlichen Mechanik, ein schweres Objekt anhalten und starten zu müssen, das sich in jedem Frame dreht. Lassen Sie einfach die Panoramalinseneinheit weiterdrehen und machen Sie die nächste Aufnahme, wenn sie wieder an ihren Platz zurückgekehrt ist ... eine nette kleine Lösung, wenn man bedenkt, dass der Satellit während seines Vorbeiflugs lange Streifen kontinuierlicher Beobachtungen machen sollte.

Es gibt dort auch viel mehr Informationen über das CORONA-Projekt, die Sie vielleicht interessieren könnten, es hilft nur nicht bei dieser speziellen Frage.

(Übrigens fand ich heraus, dass die Ausgabe von Popular Science vom Februar 1996 die Linsenrotation mit IMC verwechselte und möglicherweise die Quelle der Wikipedia-Verwirrung war)

In diesem Samos E-5-Artikel heißt es neckisch:

Die Panorama-Kameralinsenbaugruppe von CORONA schwenkte hin und her und bewegte sich linear zur Bildbewegungskompensation im Inneren des Raumfahrzeugs.

Es hat nichts weiter Nützliches über CORONA zu sagen, aber es wird über die E-5-Kamera gesprochen, die später bei LANYARD-Satellitenflügen verwendet und dann zugunsten des Stereokameradesigns von Mural und seiner Abkömmlinge aufgegeben wurde, die ab KH4 verwendet wurden.

Von der E-5-Kamera wird Folgendes erwähnt:

Das Image Motion Compensation System der Kamera, das die Bildverschmierung aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs über dem Boden entfernte, bewegte auch die gesamte rotierende Linsenbaugruppe auf und ab, während sie sich drehte.

Es sagt natürlich nicht, welche Richtung sie mit „oben und unten“ meinten, und spricht dann über den Albtraum, den Satelliten gegen diese Art von schwerer und intermittierender Bewegung zu stabilisieren.

Ein weiterer Artikel über die KH8 GAMBIT- Satelliten erwähnt das am Rande

Es scheint vernünftig, dass die präzise Steuerung des Films durch die Kamera eine gute Möglichkeit war, Bildverschmierungen zu reduzieren und Schärfe und Auflösung zu erhöhen.

wieder keine Angabe.

Ich schließe mit dieser Anmerkung aus der Einführung in die Fernerkundung (Link zu Google-Büchern, funktioniert möglicherweise nicht für alle, Seite 66):

Im Zusammenhang mit analogen Kameras wird die Bildbewegungskompensation erreicht, indem die Filmbrennebene mechanisch mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die die scheinbare Bewegung des Bildes in der Brennebene kompensiert.

Und ich vermute, das könnte so gut sein, wie Sie hier bekommen werden.

Du bist in Fahrt...!
@Ludo war ein unerwartet interessantes Thema ;-)
Es ist gut zu wissen, wie groß diese Kameras tatsächlich waren: etwa so groß wie ein Mensch! Ich hatte angenommen, dass die Bilder in einem Zick-Zack-Muster aufgenommen wurden, aber wie ich jetzt verstehe, wurden die Bilder immer in derselben Richtung aufgenommen, sodass diese riesigen Linsen die Richtung nicht ändern mussten.