宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。     

通道可编程水色成像光谱仪CCD成像电路设计

为满足水色成像光谱仪通道可编程的需求,针对E2V公司大像元高灵敏度帧转移CCD55-30设计了成像电路。利用PGP(棱镜/光栅/棱镜)分光组件成像在探测器光敏面,由FPGA控制成像时序,实现了推扫式成像光谱仪的光谱中心波长和通道带宽可编程,同时在全帧模式下能够分批下传全光谱定标数据。通道可编程技术即将应用于我国新型水色成像光谱仪,可大大降低图像数据传输率,并提高对地光谱观测灵活性。     

基于列相关的热红外高光谱遥感图像非均匀性校正

由于探测单元之间响应不一致、电子增益和偏置发生变化、焦平面污染和损伤等因素,推扫式热红外成像光谱仪获取的图像常常表现为图像列之间不均匀,条带噪声严重,影响了热红外高光谱遥感图像的后续处理和应用。结合推扫式成像光谱仪非均匀性的来源和成因,以相邻地物的相关性为理论基础,提出了适用于热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法。该方法的步骤是,首先逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正,得到标准矩匹配校正图像;然后,以标准矩匹配校正图像为基础,选择相邻两列像元中相同的地物像元;最后,用两列中相同的地物像元,通过线性回归得到后一列的校正系数,并对其进行校正,顺次遍历一个波段的所有列,完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此过程,遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段,完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。将该方法应用于推扫式热红外光谱成像仪实际获取图像的非均匀性校正中。结果表明,相比矩匹配方法,在保证非均匀性校正效果的情况下,本文方法的各列均值和标准差更符合实际情况。     

CCD推扫遥感成像中的欠采样噪声处理

欠采样噪声产生分布于整个画面的小尺寸附加像,给目标识别等应用带来困难.本文推导并优化了CCD图像捕捉系统中消欠采样噪声算法,提出新的CCD推扫和采样数据处理方法,在CCD只能有推扫方向位移的遥感成像应用条件下,消除了图像中的欠采样噪声.扫描位移误差小于CCD间隔的1/4范围内,能消除或减小欠采样噪声.图像处理实验结果证明了欠采样噪声处理方法的正确性和有效性.     

异步推扫式遥感立体成像仿真系统

对三线阵CCD推扫式遥感立体成像方式进行了讨论,研究了推扫式遥感成像模型中的光学共线方程成像模型,分析了地形地貌梯度对推扫式遥感成像过程的影响.最后,在基于不变轨和固定姿态的前提下,以高斯合成曲面模拟三维地形地貌梯度,用数学仿真的方法验证了地形地貌梯度对推扫式遥感成像精度的影响,并结合嫦娥一号数据进行了分析.实验结果表明:推扫式遥感立体成像过程中,地形地貌起伏的梯度变化在飞行方向上引入了相邻轨图像的信息重叠或遗漏,在推扫方向上引入了投影误差.     

基于误差分析的岩芯高光谱数据几何校正方法

南京地质调查中心研制的推扫式岩芯成像光谱仪由可见近红外成像光谱仪、短波红外成像光谱仪以及载有岩芯盘的导轨构成。导轨匀速运动的控制误差、两台独立成像光谱仪不同的空间分辨率不同以及不重合的视场范围,导致所获得的数据存在几何畸变,无法直接进行应用处理。针对上述问题,在分析了畸变产生机理的基础上,提出了基于三角形靶标的拉伸压缩畸变校正方法以及像元级与亚像元级联合配准方法。通过在岩芯盘一侧布设等腰直角三角形靶标,实现无位置姿态参数下的几何拉伸压缩畸变检测与校正;同时将尺度不便特征变化与扩展的相位相关方法相结合进行图像配准,提高图像配准的精度。实验结果表明,利用南京地质调查中心研制的岩芯成像光谱仪的实测高光谱数据进行方法性能验证,经过几何校正处理后的岩芯高光谱数据,拉伸压缩畸变校正精度为0.28个像元,配准精度优于0.1个像元。     

海洋B星水色仪辐射基准异常分析及修复算法研究

水色遥感产品的三要素为:叶绿素、悬浮物质和黄色物质.水色水温扫描仪(简称水色仪)作为海洋一号卫星的主载荷之一,设置了8个可见近红外探测通道,主要目的是获取全球的海色三要素分布产品,为全球海洋初级生产力分布研究提供数据.2007年发射的HY-1B星水色仪,作为零辐射基准的冷空位置在入轨初期即存在光污染,导致近红外探测通道...     

基于面阵CCD-TDI模式编码感知的高分辨率遥感计算成像

针对推扫式遥感成像,基于压缩感知(CS)理论,提出一种利用低密度探测器获取高分辨率遥感图像的新方法。在推扫过程中,采用可编码的行间转移面阵电荷耦合器件(CCD)并使其工作于时间延迟积分(TDI)模式,在随机曝光控制电路的控制下实现对场景信息的编码感知;通过计算成像,从感知的数据中重构出高分辨率遥感图像。这种基于CCD-TDI模式编码感知的高分辨率遥感计算成像方法,可以增强成像分辨率和提高输出图像信噪比。仿真结果验证了本文方法的有效性。     

多角度偏振成像仪杂散光仿真分析

杂散光仿真分析是保证多角度偏振成像仪获取高精度偏振辐射数据的关键手段之一。根据仪器光学系统的自身特点,分析了杂散光的主要来源。针对采用点源透过率法难以适用于大视场光学系统杂散光分析的问题,介绍了基于黑斑法原理进行杂散光仿真分析的方法。借助杂散光分析软件LightTools,建立仪器的三维几何模型及光学属性,采用选定视场点反向光线追迹的方法仿真分析得到光机系统的视场外和视场内杂散光系数。分析结果表明,杂散光主要来源于成像视场范围内,且中心视场受到的杂散光影响最大,杂散光系数为3.27%,达到了设计指标要求。此外,采用近轴光线和实际光线正向追迹,模拟得到局部杂光和全局杂光的能量分布,为后期的图像杂散光校正研究提供了理论依据与指导。     

双面镜多元并扫遥感图像的几何校正方法

双面镜多元并扫成像方式在星载仪器中已得到越来越广泛的应用,但相应的遥感图像的预处理工作的重要性也日渐突出.文中从成像方式和仪器结构方面考虑,针对双面镜多元并扫成像方式提出了一套0级数据的几何方法,并对处理前后的图像质量进行了比较.结果表明,该校正方法可有效地改善图像的几何质量,校正效果良好.