遥感器像移与图像参数的分析建模研究

卫星平台运动会产生恶化像质的像移,像移是影响遥感图像质量的重要因素.针对这种情况,建立了像移和图像参数的关系模型,可通过卫星生成图像的内在特征定量研究卫星成像过程中产生的像移,而不必通过产生像移的卫星平台等因素建立物理模型来研究像移.首先模拟了遥感器在轨成像过程,通过人工制造出影响因素的干扰获得了仿真图像数据,然后定量分析了像移与图像参数之间的相关性,选出了相关性较强且适合建模的图像参数,最后通过对这些图像参数构成的向量的降维得到了反映图像质量的综合参数,并建立了综合参数与像移的关系模型,以通过图像综合参数来计算像移.实验结果表明,这种模型能够很好地反映图像综合指标与像移之间的关系.该研究通过图像参数定量研究像移,为在轨运行卫星的遥感器像移与外景条件下的遥感图像要素的相关建模研究提供了部分技术支持.     

遥感器小型化技术研究

光学遥感器小型化对于空间遥感是非常重要的。介绍了适合于空间遥感器应用的亚像元成像技术,同时介绍了有助于提高极限分辨率的光锥耦合式摄像技术     

基于三轴稳定平台陀螺解耦方法

为了减小像移,机裁成像设备经常采用三轴陀螺稳定平台隔离或消除飞机姿态变化时成像的影响.但由于三轴稳定平台的结构,使得平台在运动过程中轴间不能始终保持相互正交,这就使陀螺输出产生耦合,会使成像系统产生耦合像移,影响成像质量.本文介绍耦合产生的原因,分析产生耦合的原理,根据对原理的分析结论给出一种解耦方法,描述了解耦方案的硬件和软件设计方案.经过实际的成像实验证明,该方法有效地消除了稳定平台陀螺间耦合作用,保证了机载成像系统的稳定精度,较好地消除了飞机姿态变化产生的像移,方法正确可行.     

一种新的光学遥感器优化设计方法

针对高分辨率空间光学遥感器,既要实现轻小型化,又要获得高品质遥感图像的要求,本文提出一种基于成像链路仿真的遥感器优化设计方法。文章以MTF和噪声模型为基础分析成像链路中的各个环节对成像质量的影响,同时考虑末端图像复原处理,构建成像链路仿真模型,通过遥感器指标评价和仿真图像质量评价来优化遥感器的总体指标,从而在保证成像质量的同时降低遥感器研制难度。实验验证了优化设计方法的可行性和优势。     

面阵CCD相机像移补偿技术

航空相机在拍照瞬间由于飞机的飞行运动和姿态变化而产生像移,要提高照相分辨率必须通过像移补偿来实现;在分析垂直拍照的面阵CCD相机像移产生原因基础上,确定了采用稳定平台与面阵CCD的TDI相结合的像移补偿方法,理论上计算了像移补偿后的像移残差小于3μm(即1/3像元),满足成像质量要求;根据实际的成像试验,证明文章论述的面阵CCD像移补偿技术是正确可行的。     

TDI-CCD相机动态成像的速度同步控制研究

在介绍时间延迟积分电荷耦合器件(TD I-CCD)的结构与工作原理基础上,通过像移调制传递函数(MTF)分析了TD I-CCD行扫速率与运动像不同步时对相机成像质量的影响。理论和实验仿真表明:在奈奎斯特频率范围内,只要将TD I-CCD推扫成像过程中的同步误差控制在一定的范围内,就可以明显地减少像移对成像质量的影响,最后,给出了2种简便和实用的同步控制方法。     

空间遥感器CCD控制箱数据板热可靠性研究

作为卫星的重要有效载荷,空间光学遥感器的工作可靠性是至关重要的.而光学遥感器电子设备的可靠性严重影响其工作可靠性.由于电子设备不断微型化,特别是航天电子设备,体积小、布局紧凑,致使电子设备热流密度急剧增加,从而大大降低系统的可靠性.为此本文从热传输原理出发,运用ICEPAK热分析软件对某空间光学遥感器CCD成像子系统数据板在空间工作环境下的温度场进行了分析,并结合热分析结果提出热优化设计方案,提高了系统可靠性.得到工程项目的实际应用.     

基于windows仿真光学遥感微秒实时通信

介绍并实现了基于windows仿真光学成像遥感器微秒精度实时通信的方法.描述了卫星有效载荷控制系统与光学成像遥感器实时通信的原理,以及在windows环境下获取高精度时间的方法,并对应用CPU时间戳与外加定时器的方法进行了比较.以MIL-STD-1553B为通信接口,采用外加定时器的方法解决仿真卫星控制系统与光学成像遥感器实时通信获取0.1ms时间精度的问题.     

某TMA遥感器桁架支撑结构动态特性研究

空间遥感器中,支撑结构是保证光学元件结构位置精度及成像质量的关键.为了提高支撑结构的设计性能,确保结构的稳定性,利用CAE技术考核动态特性是遥感器研制过程中的一个重要环节.利用有限元平台,运用大质量法,建立了某TMA遥感器桁架支撑结构的动力学模型,进行了动态特性的仿真分析.依据动态特性仿真结果,发现了支撑结构中的薄弱环节,并进行了优化设计.仿真分析结果表明,优化后的遥感器桁架支撑结构固有频率明显提高,第一阶固有频率达到122.1Hz,保证了遥感器桁架支撑结构在外界动态载荷作用下的动力学响应.     

基于航空遥感器像移补偿实现方法的研究

像移补偿技术是高分辨力航空遥感器的关键技术。不同类型的航空遥感器有不同的像移补偿措施,也就有不同的实现方法。由于俯仰角的存在,使得像移速度在像面坐标系存在两个分量:前向像移速度和垂直于像面的速度,俯仰角控制本质上是消除前向像移速度,因此,俯仰角控制是航空遥感器像移补偿的一部分。文章介绍一种通过俯仰角控制实现像移补偿的方法。实践证明,该方法能有效地补偿航空遥感器姿态变化带来的像移,满足设计指标要求。     

基于仿射不变约束与快速EKF滤波的航拍图像稳像

考虑到航拍机载成像平台抖动严重、视频稳像匹配环节精度不一致的特点以及航拍图像稳像技术快速、准确的要求,提出了一种结合仿射不变约束与快速扩展卡尔曼(Extend Kalman Filter,EKF)滤波的图像稳像算法。该算法首先以视频参考帧中的角点量作为特征点,通过Harris检测器选择出稳定角点;然后对待配准点构建Delaunay三角网进行初始匹配,提出利用仿射不变约束方法筛选出精确匹配点;最后利用快速EKF运动滤波方法实时估计和修正噪声的统计特性,从而解决摄像机扫描运动中存在的抖动问题。在对大量分辨率为640×480pixel的航拍图像的仿真实验中,可通过仿射不变约束实现精确的模型估计,采用的快速运动补偿方法在补偿过程中耗时为5.054ms,比传统的运动补偿方法节约了69.5%的时间。实验结果表明,该算法能够实时稳定航拍视频帧间的抖动现象,并能有效跟随场景的真实扫描。     

Attitude control system specifications for a remote sensing satellite

Abstract

Though the literature is replete with papers on remote sensing via space satellites, the specifications in terms of jitter and drift rate that have to be met by the specific mission, are often either over-specified or under-specified. In this paper the authors endeavour to present, through heuristic arguments, the effect of jitter and drift on picture quality, and to arrive at the proper specifications on attitude and orbit control systems for remote sensing satellites.     

遥感图像恢复与遥感器MTF 在轨检测技术

遥感成像过程受到大气和成像系统中的光学、探测器和电子学子系统等的影响, 引起成像退化作用, 造成图像模糊, 降低了图像中信息的提取能力。图像恢复技术可以改善图像的质量, 提高图像信息提取能力。依据图像恢复技术的要求, 高精度成像系统调制传递函数(MTF) 是高质量图像恢复的基本条件。针对不同遥感器之间、同一遥感器不同时期存在的成像性能变化, 所引起成像系统MTF 变化的实际情况, 介绍了成像过程中系统MTF 在轨运检测方法。着重于介绍刃边法, 对刃边法的原理、刃边法检测对地物景观的要求等进行了详细分析, 对这一方法中有关图像景物的行扫描采样、扫描行的配准以及对所获得的边扩散函数的拟合等关键技术进行了详细介绍, 这些技术是保证较高精度获取遥感图像MTF 的基础。文章在介绍基于成像系统MTF 图像恢复技术后, 通过实验检验了方法的可行性, 结果表明以MTF 在轨检测为基础的图像恢复技术, 可以明显地提高遥感图像质量。     

基于压缩感知的遥感成像稀疏重构性能分析

压缩感知是一种新型的信息论，打破了传统的Shannon-Nyquist采样定理，能够以少量数据完成信号采样。稀疏重构是压缩感知由理论到实际的关键环节，为了将压缩感知有效地应用于遥感成像领域，研究了稀疏重构对遥感成像过程的影响。针对稀疏重构理论模型，分析了重构误差的成因；同时，针对典型的凸优化类算法和贪婪类算法，利用峰值信噪比指标对遥感图像重构误差进行评价。在仿真实验中，定量考察遥感图像在不同压缩采样率、不同重构算法下的稀疏重构性能。结果表明，稀疏重构算法能够成功重构遥感图像，各算法在不同压缩采样率下均表现出了较好的重构质量，整体上能够满足遥感成像应用，验证了压缩感知稀疏重构方法在遥感成像中应用的可行性。     

可同时估计旋转和平移的电子稳像方法

提出了一种新的可同时估计旋转和平移的电子稳像算法,用于消除由于推扫平台系统姿态不稳所造成的图像抖动。采用对数极坐标映射技术和相位相关算法求取待稳定图像帧与参考图像帧之间的旋转角度和缩放及平移参数,在建立参数运动模型的基础上,通过自适应均值滤波确定各帧修正矢量。实验说明了此方法的有效性,能够满足一般要求。     

单图像盲去模糊方法概述

图像去模糊长期以来一直是计算机视觉和图像处理中的研究热点.由相机抖动、物体运动或失焦引起的运动模糊或焦点模糊图像会严重影响图像的使用和后续处理.传统的盲去模糊方法利用图像运动模糊产生的不同原因,可将运动模糊分为全局运动模糊和局部运动模糊.概述了近年来图像盲去模糊的方法和研究现状.在深度学习图像去模糊方法的基础上,总结了...     

基于MAP框架的时空联合自适应视频序列超分辨率重建

超分辨率重建在视频监控、高清晰度电视、遥感图像、医学图像处理等领域具有广阔的应用前景. 最大后验估计(maximum a posteriori, MAP)法是普遍采用的一种超分辨率重建方法. 针对传统MAP法存在的局限性, 本文提出了一种基于MAP框架的时空联合自适应视频序列超分辨率重建算法. 时空联合自适应机制的引入使得算法在保持边缘的同时可减小错误运动估计矢量对重建图像质量的影响. 实验结果表明, 算法具有重建质量好、边缘保持能力强、收敛速度快等特点.     

Practical adaptive filter controls for precision beam pointing and tracking with jitter attenuation

The imaging, pointing, and tracking performance of precision optical systems are degraded by various disturbances which induce optical beam jitter. The present research proposes adaptive filter control methods for actively attenuating beam jitter using a fast steering mirror. Control loops with various structures of adaptive transversal filters are developed to suppress time-varying or uncertain jitter, and their characteristics and performances are compared. In particular, for situations when obtaining reference signals which are fully coherent with the disturbance is not possible, methods for incorporating multiple semi-coherent reference signals into the control law are developed. An index variable is defined to measure quality of various references signals, and a few signals are selected based on this index. The developed controllers are verified on a jitter control testbed, and experimental results show that the adaptive methods show superior performance in jitter attenuation over the conventional non-adaptive method.     

基于MTF的遥感影像复原算法研究

对引起遥感影像模糊的因素进行了分析,从光学系统、大气及传感器与地面的相对运动三方面出发,导出了遥感影像的调制传递函数,从而利用维纳滤波算法对遥感影像进行复原处理。考虑到遥感影像数据量大的问题,对图像采用分块处理的方法。实验结果表明该方法能有效的对退化的遥感影像进行复原。