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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2004年
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基于模拟实验及计算机仿真的CCD航天相机影像分辨力的研究

陶家生  
【摘要】: CCD航天光学遥感相机的成像与传统的胶片成像有着很大的差异,胶片的颗粒度相对于光学系统弥散斑来说它的大小可以忽略,而CCD探测器的像元尺寸一般来说是光学系统弥散斑的几倍,把以CCD探测器为接收器的光学成像系统看作是空间移不变系统会带来一定的理论上的近似,因而在理论上不能准确求得分辨力与像质的关系,所以在实践中又采用了平均意义的MTF。这里则采用模拟试验及计算机仿真的方法来研究在空间移变条件下的CCD遥感相机的影像分辨力和像质问题,这种研究不仅在理论上是一种补充,在工程实践上也很有实际意义。 鉴于CCD探测器成像是数字化成像,所以本文采用计算机仿真和CCD相机模拟成像试验及理论分析的方法对CCD探测器的目标影像的分辨力与CCD像元分辨力的关系及像质进行了研究并获得如下主要结论。 1.首先仿真了物像与CCD探测器相对静止情况下的成像过程,仿真中的目标采用鉴别率板的图案即黑白相间的条带。通过仿真得到了CCD探测器的目标影像的分辨力与CCD像元尺寸的关系,当航天光学遥感相机的MTF较高(仿真中镜头的MTF=1)且目标为高对比度时,得到CCD探测器的目标影像分辨力是其像元尺寸a的1.6倍,其光学调制度传递函数MTF下降32%的结果。一般情况下取CCD探测器的目标影像分辨力是其像元尺寸的1.8倍较为适中,因为这时的MTF数值较大对系统的其它环节的指标压力较小,且图像较好地反映了目标图形的特征,此时其光学调制度传递函数MTF下降了11%。 2.为了使这种研究更具实际意义,接下来又仿真了像移和采样离散化共同作用下的成像,这实质是CCD探测器的动态成像过程。结论是:当目标条带的宽度一定时(仿真中取2a),像移量的增加幅度与MTF的下降幅度为线性关系。当MTF一定时,随着像移量的增加目标条带宽度的增加趋势有所减小,具体数值是,当像移量为a/3、a/2、a时,相应的目标条带宽度为2a、2.11a和2.44a。说明像移量对CCD探测器影像的MTF的影响要大于对CCD探测器影像的分辨力的影响。 3.CCD探测器的动态成像过程的另一个重要结论是:在工程实际条件下,目标条带与CCD探测器的像元行方向平行与否的两种情况CCD探测器影像的 基于模拟实验及计算机仿真的CCD航天相机影像分辨力的研究 MTF相差小于1%,因此工程应用中可以考虑采用方向平行时的MTF作为相应情 况下的MTF值。这样就为在工程实际中,在空间移变条件下,求取了CCD探测 器影像的MTF、像元尺寸、影像分辨力和像移量四者之间的一个简洁的函数关 系:材了万二1一 (2+n一m)2 —O 4n 4.采用仿真的方法和采用卷积方法的比较。在存在一个像元的像移量时在 奈奎斯特频率处,卷积法的有像移的MTF值和理想的MTF值之比为0.591,仿 真法在存在一个像元的像移量时,有像移的MTF值和理想的MTF值之比为 0.667,从中看到了两者之间定量的差异。 此外,对不同类型光学系统、不同遮拦比对MTF的影响及提高空间相机的影 像分辨力的途径进行了简要的分析。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:V243

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 赵贵军;陈长征;万志;关英俊;李宪圣;任建岳;;推扫型TDI CCD光学遥感器动态成像研究[J];光学精密工程;2006年02期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 李汉汉;;基于机器视觉的煤矿平车场安全智能控制系统研究及应用[A];第七届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王新彪;Ka波段模拟型全极化微波辐射计研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
2 吴琼;提升被动微波遥感器空间分辨率的理论及方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
3 周杨;深空测绘时空数据建模与可视化技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
4 蓝朝桢;空间目标天基光学观测系统建模与探测能力分析[D];解放军信息工程大学;2009年
5 孙德伟;空间红外遥感器机械系统及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 岳庆兴;卫星三线阵TDI CCD相机成像仿真研究[D];武汉大学;2011年
7 何煦;光纤视场折叠高分辨率超光谱成像仪装调方法和检测技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
8 杨秀彬;太阳同步天回归轨道的高分相机像移补偿研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
9 张玉欣;基于面阵CCD的速高比计研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
10 李建胜;电离层对雷达信号和导航卫星定位影响的分析与仿真研究[D];解放军信息工程大学;2011年
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1 张吉;基于DSP的虹膜采集与识别装置的研究[D];沈阳工业大学;2010年
2 马学敏;空间诱变对紫花苜蓿叶片生理特性的影响[D];吉林农业大学;2011年
3 陈中兵;锡膏自动光学检测中影像校正算法的研究[D];华中科技大学;2010年
4 周飞;模具窄小内腔三维形貌重构方法的研究[D];华中科技大学;2011年
5 张艳琪;超光谱成像仪的实验室辐射定标[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
6 王帅;基于虹膜特征的数字水印算法研究[D];沈阳工业大学;2012年
7 王乐新;复合材料损伤的光修复技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
8 谢小玲;光电式轨道状态动态检测装置的研究与设计[D];西南交通大学;2002年
9 王新军;火焰可视化及燃烧智能诊断研究[D];浙江大学;2002年
10 徐中民;光学遥感器的数字仿真研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2002年
【同被引文献】
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 金光;张亮;胡福生;;大F数高分辨率空间望远镜光学系统[J];光学精密工程;2007年02期
4 盛翠霞;张涛;纪晶;姚清华;陈俊江;;高分辨率CCD芯片FTF4052M的驱动系统设计[J];光学精密工程;2007年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李广泽;宁飞;刘金国;;基于LMCCD体制的立体测绘相机控制器研究[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 赵利民;地表热红外辐射背景场建模与成像模拟研究[D];南京大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 徐成功;智能CCD垂线坐标仪[D];山东科技大学;2010年
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6 韩莉;面向工业控制的图像处理系统硬件平台的研究[D];华中科技大学;2007年
7 汪文婷;高速线阵CCD数据采集系统与像点定位研究[D];武汉理工大学;2009年
8 袁健男;改进型卡塞格林望远光学系统的优化设计[D];长春理工大学;2010年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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4 云美厚;;地震分辨力与信噪比关系剖析[A];中国地球物理·2009[C];2009年
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6 郑小兵;张黎明;吴浩宇;章骏平;李双;王骥;;面向光学遥感的先进光谱辐射定标技术[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年
7 朱亚平;刘健文;张翔;白洁;程周杰;;利用AMSU-B和GOES-9卫星资料对热带气旋“蒲公英”的分析[A];中国气象学会2008年年会卫星遥感应用技术与处理方法分会场论文集[C];2008年
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10 王建新;刘宇;冯振清;;使用Excel快速计算测量不确定度[A];第二十届中国(天津)'2006IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2006年
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1 本版编辑 中怡康市场研究公司市场总监 彭煜 康佳数字平板事业部总经理 刘丹;液晶选购:面板品质为重 大品牌优先[N];中国电子报;2006年
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4 阮宁娟;杨秉新 遥感星空的一颗启明星[N];中国航天报;2009年
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7 陈翔;像质高了 带宽省了[N];中国计算机报;2003年
8 宣棕;龙翔九天建奇功[N];中国航天报;2008年
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10 特约撰稿 刘全恩;平板选购要看“物理分辨力”[N];中国电子报;2005年
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1 陶家生;基于模拟实验及计算机仿真的CCD航天相机影像分辨力的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
2 康健;光学遥感影像中耀斑区内孤立波信息提取模型[D];中国海洋大学;2009年
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4 王臣立;雷达与光学遥感结合在森林净初级生产力研究中应用[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
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6 刘洪盛;高分辨测向阵列几何结构研究[D];电子科技大学;2009年
7 钱祥忠;高像质非晶硅薄膜晶体管液晶显示器的研究[D];电子科技大学;2003年
8 徐振海;极化敏感阵列信号处理的研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 邹乐君;基于光学遥感的海岛识别及算法研究[D];浙江大学;2010年
10 李坤宇;无源光纤传像系统传像质量的评价与优化研究[D];南京理工大学;2001年
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1 李慧娟;光学遥感成像系统MTF在线补偿技术的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2012年
2 白彦辉;一种航空/航天相机输片机的结构设计及分析[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
3 王艳辉;纠缠基础上的量子光刻和量子态制备[D];湖南师范大学;2004年
4 代霜;基于通用串行总线的航天相机电子学综合监测系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
5 郑林涛;高性能荧光屏的研究[D];南京理工大学;2008年
6 袁翔宇;合成孔径雷达对抗试验评估方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
7 潘京生;低噪声高分辨力微通道板研制[D];南京理工大学;2008年
8 肖丽亚;测距仪分辨力自动化检测与高精度基线测量的研究[D];中南大学;2009年
9 郝淑娟;用于医学超声诊断的新型阵列超声换能器的宽带基阵设计方法[D];陕西师范大学;2007年
10 姜石;水下弹性结构主要噪声源识别波束形成方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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