采用帧转移CCD的Smear校正通道恢复饱和图像通道的方法研究

海洋水色遥感应用对光学遥感仪器提出了高灵敏度与高精度的要求.本文研究的可见近红外成像光谱仪采用推扫扫描的方式,从而获得了较高的灵敏度;通过对系统进行杂散光定标和校正实现高精度测量.杂散光校正算法要求图像中所有目标信号不能饱和.由于仪器的动态范围针对水色目标设置,因而大部分图像通道高亮度的云目标信号会饱和,导致杂散光校正算法无法获得较好效果.以一台基于帧转移面阵CCD的推扫式可见近红外成像光谱仪为研究对象,通过分析系统设置的CCDSmear校正通道的成像机理,论证了在不同光源下Smear通道和各图像通道间均存在线性相关性,进而提出了一种利用Smear校正通道来恢复各图像通道饱和信号的方法,为星上高光谱图像的杂散光校正提供有效的数据源,也为饱和图像恢复提供了一种较为可行的方法.     

TDI遥感图像中畸变像移模糊的去除

采用离轴三反射结构的大视场空间相机存在较大的光学畸变,导致引入时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)技术的面阵探测器在推扫成像时产生像移模糊。根据畸变引起的TDI成像退化原理,将畸变像移模糊转化为非均匀运动模糊,通过求解像移路径计算初始模糊核,将其作为先验信息,建立半盲复原模型进一步细化模糊核。利用初始模糊核复原的粗略图像边缘指导模糊核的细化,提出一种多方向权重异性的全变差模型提取图像结构信息。为了增强先验信息对模糊核细化的约束,构建了含有初始模糊核的正则项,使模糊核的估计不过度依赖于图像内容,采用多尺度迭代方法求解。最后用正则化约束的非盲反卷积方法去除图像模糊。实验结果表明:与现有的几种去模糊算法相比,所提方法的去模糊效果不仅清晰自然且对不同样本图像的模糊核估计更稳定。     

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...     

基于数字TDI技术的紫外成像系统的设计

为了实现高灵敏度紫外探测,基于600×500元紫外电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD) 图像传感器,创新性地运用软件开窗技术设计了一种基于数字时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)的 紫外成像系统。具体分析了成像系统的噪声来源以及TDI阶数M对成像系统信噪比的影响,并从理论上分析了 采用M阶数字TDI技术对成像系统信噪比的影响。然后详细介绍了在FPGA内部实现数字TDI算法的情况,并给 出了数据采集系统中的上位机交互流程。实验结果表明,基于数字TDI技术的紫外成像系统可以获得较 高的图像对比度和信噪比以及优良的成像质量。     

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。     

基于SIFT的超大图像配准

SIFT算法在仿射变换、噪声、一定程度的光照条件下具有良好的匹配性能，星上宽波段相机成像尺寸都非常大，超大尺寸图像直接利用SIFT算法，在构建高斯金字塔时空间占用大，同时导致计算用时长。通过研究仿射变换矩阵，提出可以通过计算超大尺寸图像的降采样图像之间的配准系数间接获取超大尺寸图像的配准系数的方法。经过实验验证，具有一定的可行性，对于图像配准从空间上减少计算量从而节约计算时间具有一定指导意义。     

用对比度表征成像光谱仪垂直扫描方向传递性能的探讨

首次由单元探测系统的像方线扩散函数LSF出发得到多元探测系统空间采样方向系统的特征矩阵,并由此得到已知正弦波输入所对应的系统输出,从另一个侧面证明了系统在这一方向上不具有调制传递函数MTF存在的条件,发现用对比度传递函数可以很好地表征系统对不同周期正弦波的传递性能。     

静轨图像消旋算法及其验证方法

我国正处于海洋高频观测的发展阶段,作为海洋观测的一个重要途径,静止轨道海洋成像辐射计的发展具有重要的战略意义。本文分析了静止轨道二维指向面阵成像光学系统所引入的像旋误差,提出了针对面阵误差的图像消旋算法,并且给出了消旋算法有效性的验证方法。经验证,本文提出的消旋算法,消除了39%像面旋转的影响,可以大大提高二维指向成像的地理定位精度,提升遥感仪器的准确度,因此本工作为二维指向面阵成像系统后续图像处理奠定了基础。     

由原子强四波混频光共振激发Na_2产生的紫外受激辐射

用波长为５７８．７ｎｍ的激光双光子共振激发Ｎａ－Ｎａ２混合样品中的钠原子（３Ｓ→４Ｄ），在紫外区３２０～３７０ｎｍ范围内得到了四十多条受激辐射线。标识和分析的结果表明，钠原子中共振增强的四波混频光作为一个次级激发源将Ｎａ２从基态Ｘ∑＋共振激发到Ｃ１ｘ态，继而由Ｃ１ｚ向Ｘ１∑＋态跃迁产生了上述的紫外受激辐射线。     

星上定标用分谱比辐射计的辐射探测性能研究

采用比辐射计进行比对测量是监测光学遥感仪器星上定标光源载体漫射板反射性能在轨变化的有效手段。用于海洋水色遥感的新一代星载成像光谱仪必须设计成以太阳作光源的在轨绝对辐射定标系统,才能满足定量化产品反演的使用要求。国外星上定标器的漫反射板长期跟踪测量结果表明,漫射板的反射性能一直在发生变化,且波长越短变化越大,而海洋水色遥感要素的探测恰恰集中在靠近紫外的波长区域。针对这个问题,设计了分谱比辐射计,并对其辐射探测性能进行了理论分析与实验测量。结果表明,在整个动态测量范围内线性相关系数优于0.9991,在轨输入能量条件下的分谱信噪比在整个使用波长范围内优于100,可以满足成像光谱仪星上定标源反射特性标定的精度要求。