基于星載TDI CCD相機動態(tài)成像質(zhì)量的分析與仿真.pdf

1、隨著對地空間光學(xué)技術(shù)的日益提高,衛(wèi)星平臺引起的視軸抖動和大氣擾動成為影響動態(tài)高分辨相機成像質(zhì)量的主要因素。當光學(xué)系統(tǒng)位于航天器,飛船,或衛(wèi)星平臺上時,由于渦輪或發(fā)動機的諧振和非簡諧振動引起非正常像移,會導(dǎo)致圖像模糊。通過適當?shù)脑O(shè)計,可以使振動最小化。且目前不論通過任何技術(shù)都只能使機械盡量穩(wěn)定,總存在微小振動使傳遞函數(shù)下降而導(dǎo)致圖像失真;光學(xué)遙感成像系統(tǒng)對地成像時,不可避免的要透過大氣,一方面由于大氣中粒子對光能的吸收、散射作用,使大氣傳

2、遞函數(shù)下降,導(dǎo)致光能衰減,目標對比度的下降,圖像模糊。另一方面由于大氣湍流的作用會導(dǎo)致光波強度和相位的不斷變化以及光束的偏折,導(dǎo)致成像的變形。
　　分析星載TDI CCD相機動態(tài)成像并進行動態(tài)成像仿真對改善空間遙感相機成像質(zhì)量有著重要的意義。它不僅可以在相機優(yōu)化設(shè)計時提供參考依據(jù),還可以對TDI CCD相機不規(guī)則采樣造成圖像變形復(fù)原提供算法的理論支持,并且可以完善空間光學(xué)遙感成像的全鏈路仿真。
　　本文首先,對衛(wèi)星平臺的振動

3、進行分析,通過振動功率譜密度函數(shù)對動態(tài)傳遞函數(shù)的計算公式進行推導(dǎo),并且依據(jù)TDICCD成像的基本原理建立了視軸抖動影響下TDICCD相機系統(tǒng)像質(zhì)退化的數(shù)學(xué)模型,研究結(jié)果表明衛(wèi)星平臺視軸抖動對成像質(zhì)量的影響是空間變化的,不僅存在圖像模糊還存在幾何變形,而且不同方向上的變形和模糊是不同的。
　　其次,通過分析大氣散射和吸收以及大氣湍流對成像質(zhì)量的影響,計算并分析鄉(xiāng)村和城市不同可見度對大氣透過率的影響以及不同太陽高度角對大氣程輻射的影響

4、,大氣湍流傳遞函數(shù)主要與折射率常數(shù)有關(guān),因而分別對不同高度、同一地點不同時間的折射率常數(shù)進行分析,得出這些因素對大氣傳遞函數(shù)的影響。
　　最后,通過數(shù)學(xué)模型并依據(jù)采樣成像系統(tǒng)的成像原理對TDICCD動態(tài)成像進行仿真。結(jié)果表明TDI級數(shù)越高,對成像質(zhì)量的影響月嚴重;不同方向振動對成像影響是不一樣的,垂直掃描方向的振動對圖像質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在圖像的扭曲,垂直掃描方向的振動對圖像質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在圖像局部的收縮和拉伸;低頻振動對成像