基于灰阶靶标的高分辨光学卫星传感器在轨绝对辐射定标

辐射定标是光学卫星传感器遥感信息定量化的关键技术之一。基于多灰阶靶标的星载多光谱相机在轨绝对辐射定标方法,以地面漫射辐射/总辐射比、大气光学厚度等参数的实际测量代替气溶胶散射特性假设,通过参照目标反射辐射与大气程辐射及地气耦合辐射的分离,简化定标流程,并突破大面积辐射校正场受时空条件的限制,实现高分辨率多光谱遥感器全动态范围内的高精度、高频次、业务化定标。试验结果表明:基于灰阶靶标的高分辨光学卫星传感器在轨绝对辐射定标不确定度优于3.5%,与反射率基法定标结果的差异优于5%,且适应于复杂环境条件下在轨定标的应用需求。     

FY-2卫星热红外波段MTF在轨评价及其在改进图像质量中的应用

提出了基于理想斜坡模型及目标延拓空间卷积变换的采样成像系统热红外波段MTF在轨评价方法.仿真结果表明,该方法对性能良好的成像系统而言,系统特征MTF值的绝对评价误差约0.05.同时,利用2006～2008年间的观测数据,定量评价了FY-2C卫星热红外通道的系统MTF特性,与卫星发射前地面测试结果基本一致.采用在轨评价得到的系统点源扩展函数(PSF),对FY-2C卫星热红外通道图像进行了复原处理,得到了清晰度更高的图像产品,并给出了对典型台风监测结果的改进.传统在轨MTF评价方法中采用的理想阶跃模型,可视为理想斜坡模型中参数Nslope为0时的特例.因此,该方法同样适用于可见光、近红外波段的在轨MTF评价.     

航天相机MTF测试靶标研究

在采用矩形靶标测量航天相机系统MTF时,由于采样初始时刻靶标像与CCD像元间存在配准误差,因此给准确测量系统MTF带来很大困难.为了减小配准误差对测量的影响,提出了采用粗分与细分相结合的梯形靶标,并推导出在奈奎斯特频率下动态测量调制传函时,由采样初始时刻配准误差所引起的配准误差调制传递函数MTF计算公式,并按此公式分别得到了粗分精度和靶标斜率对测量相机系统MTF精度的影响.通过分析,采用梯形靶标可以有效减小配准误差对测量系统MTF的影响,提高测量精度.     

基于小靶标法的星载CCD相机MTF在轨检测研究

星载CCD相机成像质量在轨检测关系到卫星遥感数据的应用和未来卫星遥感器的发展,合理、有效和实用的方法是获取可靠检验结果的重要保障.在传统的刃边法基础上,介绍并验证了一种新的点靶标方法.点靶标方法具有即适用于较高分辨率卫星遥感器的检验,同时也满足对较低分辨率检验的特点.     

激光辐照条件下光学相机像质评价方法研究

倾斜刃边像分析法是调制传递函数评价方法中最常用的方法之一,该方法成像过程中光束透过能量高、实用性强,具有广泛的应用前景。将倾斜刃边像分析法应用于激光辐照条件下相机成像质量评价系统,分析方法可信有效,但需综合考虑刃边倾角度、刃边两侧灰度对比度和背景噪声等影响因素。采用倾斜刃边像分析法计算不同功率密度和光斑位置下系统不同的 MTF 曲线和 MTFA 值,结果表明:当激光功率密度偏小或光斑位置距刃边较远时,刃边对比度和MTF值影响较小;当激光功率密度逐步增大或光斑位置向刃边靠近时,局部MTF呈降低趋势变化,刃边对比度和MTF值影响逐渐增大,干扰效果也逐渐明显,尤其是在光斑覆盖目标时,MTF值无法计算,干扰效果达到最佳。因此,基于倾斜刃边像分析法可实现定性和定量评价光学相机成像质量。基于该仿真结果,建立相应的激光辐照条件下光学相机成像质量测评系统,可为光学相机激光辐照效应实验及其激光干扰效果评估提供技术支持。     

CMOS图像传感器像元MTF与SNR设计方法

CMOS图像传感器常采用像元在奈奎斯特频率处的调制传递函数(MTF)值对成像质量进行评价.MTF主要由孔径MTF和扩散MTF的频域乘积得到,其中孔径MTF与CMOS图像传感器像元的物理结构相关,扩散MTF主要由感光区p-n结的工艺参数决定,同时工艺参数会影响像元的量子效率(QE),进而影响信噪比(SNR).从CMOS图像传感器像元的工艺参数出发,详细分析了MTF函数和SNR的理论机理,并列举了300～1000 nm光谱段中8个典型光波长条件下CMOS图像传感器像元的MTF和SNR的计算结果,L型灵敏度孔径的像元在奈奎斯特频率处的孔径MTF为固定值0.67,奈奎斯特频率处的扩散MTF随入射光波长的变大而减小,QE在800 nm入射光波长条件下达到峰值85.8％,而相同读出噪声和暗电流条件下的SNR也在800 nm处达到峰值124.     

高精度刃边法测量红外相机MTF的研究

在航空遥感图像复原过程中,系统调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测量是非常重要的一步。刀刃法因具有很多优点而成为测量MTF中较常见的方法。利用刀刃法测量红外相机MTF时,边缘扩散函数(Edge Spread Function, ESF)的提取和拟合非常关键,这直接决定了后续MTF计算效果的好坏。实验设计了一种新的提取边缘数据点的方法。该方法通过移动刃边来直接观察单个像元灰度值的变化,比利用遥感图像获得ESF的传统方法要简单、直观。同时,对比了线性拟合、高斯拟合与费米拟合三种ESF曲线拟合方法的效果。结果表明,费米拟合很好地平滑了ESF两端的噪声,效果最好。     

工业用光学镜头调制传递函数快速检测系统

调制传递函数(MTF)是评价光学系统成像质量的重要指标。根据光学传递函数测量的理论基础,以狭缝、刀口作为目标物,搭建了一套适用于工业用光学镜头的调制传递函数(MTF)测量、成本低、结构简单、精度高、稳定性好的测量光路,并根据光路特点编译了相关测量软件。测量软件根据自动聚焦的基本原理进行了自动调焦的开发,在兼顾效率和精度的前提下,分别采用爬山法和传统方法作为粗调焦和细调焦的调焦搜索算法,并根据不同物镜的成像特点采取不同聚焦函数进行聚焦判定。通过实验显示,该MTF快速检测系统具有良好的稳定性。     

调制传递函数在光学相机支撑设计中的应用

为指导遥感相机主次镜支撑桁架的设计,以满足整系统调制传递函数(MTF)为目标,分析系统各环节MTF对整机的影响,确定以光学衍射限传递函数为约束设计系统主体支撑结构。由在轨产品的实测MTF及装调、电子学的传递函数因子推出杆支撑条件下的光学衍射限传递函数最小值,指出光学软件不能全面评价遮拦对光学衍射限传递函数的影响,确定以光瞳函数计算不同遮拦时光学系统衍射限传递函数,得出三杆时杆直径最大为38mm,四杆时杆直径最大为26mm的遮拦分布。通过有限元计算两种结构布局下杆不同壁厚的系统静载变形及模态频率,认为直径26mm、壁厚4mm的四杆结构,支撑结构质量从现有40kg减至4kg,静载变形水平放置25μm、竖直放置0.85μm,系统基频98.9Hz,一阶扭转频率183Hz,满足卫星载荷设计要求。     

红外混合光学系统传递函数的一种测试方法及实现

介绍了利用刀口扫描法测试红外混合光学系统光学传递函数的原理,采用此方法,设计了一套实用的红外混合透镜性能测试系统,可实现红外混合光学系统点扩散函数和光学传递函数的测量;针对3～5μm波段的红外混合光学系统进行了像质评价,给出了测试结果;此测试系统对红外混合光学系统的设计、加工以及像质评价具有实际意义.     

衍射透镜衍射效率及光学传递函数

分析了衍射透镜的衍射效率及其对光学传递函数的影响,得出了总的光学传递函数和各衍射级次光学传递函数之间的加权和关系公式.最后进行了实例计算和讨论.     

红外成像传感器建模仿真方法综述

对调制传递函数法、点扩散函数法、基于图像像素的处理方法和光线追迹法等四种常用的红外成像传感器建模仿真方法的适用范围和优缺点进行了分析和比较,并根据红外成像传感器的特点,得出了将调制传递函数法、光线追迹法和基于图像像素的处理方法相结合的仿真思路。     

水下激光成像系统的MTF分析

讨论了用调制传递函数(MTF)表征水下激光成像质量特性及其影响因素的量值关系,给出了计算该系统MTF的理论近似公式,得出了MTF与空间角频率、目标距离及接收视场角的关系,结果表明采用窄视场的同步扫描技术能有效地提高系统的成像质量。     

基于大气MTF的退化图像复原

由于大气中气溶胶和湍流的存在,致使图像质量退化,依据退化的物理过程,建立了基于大气调制传递函数（modulation transfer function, MTF）的退化模型,从而进行图像复原。首先,利用图像拍摄时刻湍流和气溶胶的相关大气参数,估算出粗略的大气MTF;其次,采用一种指数调节MTF曲线的方法,指数因子通过迭代递归的方法确定,并以复原图像平均梯度最大为截止条件,从而得到更加精准的MTF曲线;最后,给出了实验结果,并对其进行定量评价,结果表明复原后的图像在视觉效果和定量指标上都有很大提高。     

数字式透镜调制传递函数测试系统设计

设计了一种数字式透镜调制传递函数(MTF)测试系统,分析了MTF测试算法,开发了CCD数据采集与处理系统,提供了用户操作界面;利用设计的测试系统,对已标定透镜的MTF值进行了测量,测试误差低于6%.     

凝视热成像系统MTF测试技术分析

概述了目前进行高成像系统ＭＴＦ测试的几个主要方法，着重分析了其中的斜缝法和激光散斑法各自解决问题的工作原理，技术特点及技术关键，指出，对于凝视成像系统的ＭＴＦ测试，这是两种比较值得研究和推广的技术。     

细分采样叠加技术对推扫方向MTF的影响分析

阐述了细分采样叠加技术的原理和应用.分析了采用细分采样叠加技术对推扫方向调制传递函数(MTF)产生的影响.并在此基础上研究了电路读出时间对细分采样叠加技术的影响.给出了不同采样倍数对应的MTF和电路读出时间所引起的MTF变化.