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中低分辨率卫星成像系统的MTF在轨检测方法研究

黄黎  
【摘要】: 卫星遥感影像是高性能获取空间信息的应用技术,在社会经济各个领域发挥了重要作用。当卫星进入轨道后,随着在轨运行时间的增加,受外部宇宙环境和自身元器件老化等因素的影响,其成像系统的性能会逐渐下降,传回地面的遥感图像质量也随之降低。因此,需要对卫星成像系统进行在轨检测以了解其性能变化情况。 调制传递函数MTF是评价光学成像系统性能的一个重要的综合指标,利用卫星的遥感图像数据信息来检测成像系统的MTF,是对卫星成像系统进行在轨检测的重要手段,对于卫星遥感系统的应用具有重要的意义,而这一研究方向也成为目前国内外的研究热点。 本文在借鉴了国内外研究MTF计算方法的基础上,从传统的刃边算法出发,针对中低分辨率卫星成像系统MTF的在轨检测进行了研究。对于中低分辨率卫星遥感图像而言,由于不易获得理想的直线刃边,因此使用传统的直线刃边法检测在轨卫星MTF比较困难。本文提出了一种改进方法,采用了多项式拟合弯曲刃边,Fermi函数逼近边缘扩展函数,模拟退火方法计算函数系数,和多次最小二乘方法减少拟合误差等技术,设计实现了基于弯曲刃边计算遥感影像MTF的方法,对于中低分辨率卫星MTF在轨检测提供了有效的手段。 而计算MTF的算法正确性与准确度如何,需要对其进行评价,本文采用MTF仿真技术对算法进行了检验与评价,分析了算法实现中不同的灰度值对比度靶标对实验结果的影响,同时对评价标准提出了改进,即使用MTF曲线包围面积的大小来表征误差程度,对改进的方法进行了实现,得到了良好的实验结果。


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