星载遥感相机像移分析

随着航天遥感技术的不断发展,遥感相机对地分辨率不断提高。在空间遥感成像过程中,由于成像载体与地面目标之间存在相对运动,导致目标图像在成像介质上产生像移,使遥感图像模糊不清,所以像移补偿成为提高成像质量和相机分辨率不可缺少的环节。通过建立计算遥感像移的数学模型,对各种因素产生的像移影响进行定量分析。结果表明:对星载遥感相机进行像移补偿时,可以忽略由于卫星姿态改变等随机因素产生的像移,而主要补偿因卫星沿轨道运动和地球自转造成的像移。最后,通过对实例的仿真验算,提出了一套针对星载遥感相机的机械式像移补偿方案。     

CCD相机的像移补偿技术

介绍了CCD相机像移补偿技术的研究进展,对各种补偿方法进行了分析,讨论了这些 方法的特点,最后,提出了对CCD相机像移补偿技术发展的认识。     

一种斜视画幅遥感相机异速像移计算与补偿实现

以一种斜视胶片步进画幅相机为例,介绍了一种基于该相机的像移补偿策略及具体实现过程。画幅相机由于横向视场较大,使得每幅横向各个视场目标对应物距各异,最终导致目标像相对探测器产生了异速像移。对产生异速像移实质给出了数学推导,对偏流机构存在的必要性进行了分析,提出了一种利用两轴旋转扫描镜,同时结合旋转偏流机构和曝光帘缝的像移补偿方案。最后,在已知相机俯角和视场角等信息情况下,推导出了具体的像移补偿公式。     

像移补偿技术综述

航相机照相时不可避免的会产生像移,像移补偿是提高成像质量和相机分辨力必不可少的环节。首先通过分析像移的产生原因及对图像造成的影响阐述了像移补偿的必要性,然后介绍了目前国内外较多采用的像移补偿法原理及其应用范围,最后给出了一个应用多种像移补偿法相机的实例及像移补偿技术的发展趋势。     

小型面阵航空相机系统的像移补偿

设计了一种小型面阵航空相机系统.该系统采用大面阵CMOS图像传感器作为成像器件,通过反射镜扫描进行像移补偿的方法,实现无人机飞行状态时清晰地数字成像.实验室前向像移补偿实验结果表明,该系统对于前向像移进行了较好的补偿,达到指标要求,成像清晰.     

星载光机扫描仪像移模型及补偿方法

针对地球自转运动形成的星载光机扫描式成像仪的图像畸变问题,详细描述了畸变量与地球纬度及仪器工作参数之间的关系,给出了太阳同步轨道扫描成像仪的畸变量计算公式。针对传统地面畸变校正算法的不足,提出了基于光学补偿扫描和星上软件补偿采样的两种像移补偿方法。详细分析两种方法的特点与可行性,并给出仿真结果。该研究工作对于提高星载光机扫描式成像系统的图像质量具有参考意义。     

面阵CCD航测相机像移补偿技术研究

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。采用在相机与飞机间增设三轴稳定平台的机械式像移补偿法来补偿姿态像移和前向像移,三轴稳定平台的三轴按照与飞机姿态变化角速率相等、方向相反进行旋转补偿姿态像移,三轴稳定平台的俯仰轴以飞行方向反方向、角速率等于速高比旋转补偿前向像移,并采用坐标变换法计算像移补偿后的残差,通过分析面阵CCD相机像面各点在进行像移补偿后的像移残差均小于1/3像元,符合成像要求。     

星载TDICCD 相机方位扫描像移模型研究

在应用坐标系变换方法实现星载TDICDD 相机星下点扫描像移模型的基础上,将45旋转扫描反射镜（以下简称45镜）用于TDICCD 相机成像以扩大扫描视场。首先深入分析了45镜的成像特性及K 镜消像旋的原理,并利用Matlab 对K 镜消像旋效果进行仿真,验证了加入K 镜的合理性。然后利用45镜及K 镜对光矢量的转换矩阵,建立了TDICCD 相机方位扫描时的像移模型,为后续像移分析提供理论依据。     

面阵CCD航测相机前向像移补偿技术研究

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进行像移补偿。文章介绍了两种面阵CCD航测相机前向像移补方法,即旋转俯仰轴补偿法和面阵CCD TDI功能补偿法,计算了两种方法的像移残差及误差精度,给出了旋转俯仰轴方法的适用范围,对比了两种方法的优劣,通过实验室拍摄验证了方法的有效性。     

面阵空间相机稳像补偿研究

分析了由于卫星平台颤震导致的空间相机分辨率下降的原因,阐述了进行空间相机稳像补偿的必要性及国内外现有技术方法与途径。提出了利用高速CCD获得光轴颤震偏移矢量、微机械像面移动补偿的空间相机稳定成像新方法。给出了光路结构设计方案,提出了光轴偏移量探测的软件算法。研究结果表明,该方法的颤震探测精度可以达到0.1~0.2像素,补偿精度可以达到亚像素水平,对空间相机在颤震卫星平台上获取高分辨图像具有一定价值。     

星载差分吸收光谱仪CCD成像电路的设计及实施

星载差分吸收光谱仪通过获取地球大气或地表反射、散射的紫外／可见光辐射,监测大气痕量气体的全球分布。载荷使用4片面阵 CCD 作为探测器,对地观测、实时测量紫外可见波段光谱信息。其中 CCD 成像电路是电子学部件的核心,该电路的设计除完成通用 CCD 成像电路功能以外,还针对卫星空间有限和航天元件受限等特殊情况,采用了单板四通道、数字像元合并的方案。本文讨论了载荷 CCD 成像电路的设计实施过程,并重点论述了单板四通道和数字像元合并的设计特点。     

星上多通道TDICCD相机内部的图像实时合成压缩

为了解决星上图像整合电路工作频率过高而造成的成像系统工作不稳定的问题,在相机的结构上进行创新,提出了一种基于FPGA平台实现的星上TDICCD遥感图像实时合成压缩方法。首先,介绍了星上多通道遥感图像实时合成压缩的原理;然后,针对TDICCD线阵推扫成像模式的特点,采用基于行的2D-DWT整型提升算法,提出了比特平面和编码过程全并行的EBCOT结构,实现了在对图像数据进行整合的同时进行图像的近无损压缩;最后,搭建试验平台进行验证,结果表明,在无损压缩和2倍压缩时,系统主时钟从原来的100 MHz分别降低为80 MHz和64 MHz,系统稳定,恢复图像的PSNR可以达到84 dB,满足大于80 dB的成像质量要求。处理每行的平均时间61.2 s小于相机的最小行周期63 s。算法稳定可靠,实时性好,实现了相机内部的合成压缩,满足实际工程需求。     

九谱段焦面配准测试仪的研制

多通道焦面遥感相机通道间的配准是相机总装定焦过程中的关键技术,通道间的配准精度决定了后续通道融合后的遥感图像质量。设计并完成了一套用于解决九谱段双通道焦面配准的测试仪。积分球照明一条狭缝,经平行光管成像在无穷远,照明九谱段相机,在相机焦面上得到一个竖直放大的狭缝像。四谱段、五谱段线阵探测器分别位于双通道焦平面上,分别调整双通道焦面的位置,计算四谱段、五谱段探测器上狭缝像的质心位置,通过质心位置来评价通道间像元的对准精度。该仪器解决了多通道焦面遥感相机通道间的配准问题,配准精度达亚像元量级,保证了通道融合后的图像质量。     

航空偏振相机的光学偏振特性实验研究

利用大孔径积分球辐射光源系统对航空偏振相机的偏振特性进行了实验研究,以各偏振工作波段中0°放置的偏振通道为基准,选取航空偏振相机中心视场64×64像素点计算并校正了各偏振通道中偏振片／滤光片的强度透过率差异;并进一步测量了航空偏振相机光学系统自身的起偏度,通过最小二乘法多项式拟合,给出了各偏振工作波段的偏振度随视场角的...     

稀疏孔径光学系统模拟实验研究

分析Golay3稀疏孔径结构及其调制传递函数分布,介绍模拟实验平台构建的思路和实验装置的参数。给出全孔径和Golay3稀疏孔径两种光瞳的模拟实验像,以及进行维纳滤波图像处理,并与计算机模拟成像结果进行比较。结果表明模拟实验与计算机模拟成像一致,验证了稀疏孔径光学系统成像理论和维纳滤波技术应用于稀疏孔径光学系统图像复原的有效性。     

卫星遥感资料在蒸发波导数值预报中的应用

基于美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料和卫星遥感资料,利用天气预报模式(WRF),并耦合Babin蒸发波导模式,对发生在福建省平潭岛地区的一次蒸发波导过程进行了三维变分同化数值模拟预报对比试验。结果表明:24h之内模式预报结果与平潭岛观测结果变化规律基本一致(相关系数都在0.92以上);卫星遥感资料同化可以使模式初始场优化,有助于改善预报结果,"同时同化海表风和海面温度"情况下,经过偏差订正后的预报效果最好(无偏均方根误差最小为0.680m);单独同化海面风或海面温度资料都会改善预报结果。     

卫星影像"邻近效应"PSF校正方法

将传感器接收到的信号TOAS(the top of the atmosphere signals)转换成反映地表目标特性的反射信号是遥感信息定量化的关键环节之一.在假定大气干扰已经被排除的条件下,由于像元之间"邻近效应"的存在,被观测目标像元的反射信号(DN值中)包含了背景地物像元散射的贡献.这种贡献的大小与背景像元的反射率值大小成正比,同时与距离目标像元的远近相关.据Carder(1995),Christopher(1998)等的研究结果,当空间分辨率大于250 m时,"邻近效应"的影响作用超过混合像元影响作用.随着卫星遥感空间分辨率和应用遥感信息定量化程度要求的提高,"邻近效应"及其校正已经开始受到遥感界的重视.近来,我们在国家自然科学基金的支持下,开展这方面的工作.介绍了我们选择北京地区Landsat5 TM数据为例,利用辐射传输模型原理,对影像中存在的"邻近效应"进行了分析和校正,试图理解"邻近效应"的一般影响特征.     

遥感卫星CBERS-4数据接收站布局研究

通过分析CBERS-4遥感卫星轨道特征以及星下点轨迹特点,同时参考通信卫星测控站的布局原理,结合当前国内国际已有地面站,提出一种能够满足时间约束的CBERS-4地面接收站布局思路:在南北极布站的基础上依据星下点轨迹特点在赤道附近布站,尽可能地减少了布站数量,使用STK软件对布局方案进行仿真验证,研究结果可对遥感卫星地面接收站的建设以及合理规划提供重要的参考价值.     

Load balancing multipath routing protocol for mass remote sensing data downlink in LEO satellite network

LEO satellite networks can provide seamless real-time data communication for all kinds of users,which developed rapidly in recent years.At the mean time,the massive payload data down-link system of space data sources,such as remote sensing satellites,still make use of traditional storage and forward mode.The real-time performance of space mission data will be improved effectively,if such satellites are connected to LEO satellite networks equipped with inter satellite links.However,it is necessary to design a specialized satellite network load balancing routing algorithm.Satellite parallel edge-disjoint multipath routing protocol (SPEMR) was designed for remote sensing satellite real-time down-link applications.OPNET simulation results indicate that the performance degradation index(DI) of the multipath scheme implemented by SPEMR is 0.32,which is only 32% of the TLR and 21% of the traditional DSP scheme.It is demonstrated that SPEMR has the better capability of transmitting massive data in real time.     

遥感卫星接收系统故障诊断专家系统设计

针对遥感卫星接收系统故障诊断智能化、自动化的技术需求,分析了遥感卫星接收系统的故障特征,给出了故障诊断专家系统的架构。通过对系统设备监测信息及任务流程的分析、故障树的建立与分析,利用产生式的知识表示方式,建立了故障诊断专家系统的知识库;采用启发式的正向推理模式,实现故障的定位。该故障诊断专家系统已用于实际工程项目,提高了遥感卫星接收系统故障诊断的效率。