卫星振动对线阵CCD推扫图像影响的仿真实验

卫星平台上不可避免的会产生各种频率的振动,这些振动对最终的成像质量产生一定的影响.基于线阵CCD推扫成像原理,在一定的轨道条件下,采用IDL语言编程实现了一个仿真原型系统,对不同频率和振幅条件下振动所造成的影响进行了图像仿真.实验成果对于研究卫星平台的振动对线阵CCD推扫成像质量影响的机理以及遥感图像的去噪和增强具有一定的理论和应用价值.     

卫星姿态精度对TDI CCD相机的影响

正确的姿态控制精度是TDI CCD卫星相机正常工作的基本前提，通过分析、计算卫星姿态控制精度导致的像移量及其与调控传递函数的对应关系，给出了TDI CCD相机对卫星姿态精度的要求，实例计算结果表明，TDI CCD相机对卫星姿态控制精度的要求比普通CCD相机的要求高，且随着TDI积分级数的增加，对卫星姿态的稳定度要求变得尤为苛刻。     

基于调制传递函数的CCD亚像元成像质量评价

从调制传递函数值的定义出发,导出了各种表面结构线阵电荷耦合器件(CCD)亚像元成像的调制传递函数.对其中两种表面结构线阵CCD的调制传递函数作了具体的数值计算.结果显示,理论上亚像元成像获得图像的分辨率几乎能够达到CCD分辨率的两倍,使得获取高于器件极限分辨率的数字图像成为可能;在空间频率低于CCD的Nyquist频率时,亚像元成像质量也明显好于一般成像质量.     

高精度空间相机像移补偿机构设计与试验

为了降低像移对空间相机成像质量的影响,提高相机分辨率,以获得清晰的图像,需要像移补偿。而传统的像移补偿机构体积大、质量重,不适合当今空间相机小型化、轻量化的发展趋势。本文针对此问题设计了一套精度高、体积小、质量轻的像移补偿机构。介绍了像移补偿机构的组成与传动原理,并对偏流角控制公式进行了推导,分析了机构的传动精度。通过实验,检测了机构的精度,试验结果表明:像移补偿机构传动精度在力学振动试验前后基本一致,均小于1',满足系统对控制系统精度小于3′的要求,由于发射产生的动态载荷不会对机构的精度造成影响,可以实现高精度的像移补偿。     

线阵推扫式CCD亚像元成像的列向动态调制传递函数

采用亚像元成像技术对焦平面上彼此错开1/2像素的CCD获得的初始图像进行合成,获得分辨率为初始图像2倍的新图像.在CCD采样时间内目标高速运动所引起的像与CCD之间的列向相对位移会导致成像质量的下降.从调制传递函数（MTF）的定义出发,引入像与CCD之间的相对运动速度,推导出了线阵推扫式CCD亚像元成像列向动态MTF的理论公式.对一种CCD的MTF进行具体的数值计算,结果表明亚像元成像技术能够有效地提高线阵推扫式CCD的列向成像质量.     

三线阵CCD立体测绘卫星像移姿态跟踪补偿研究

介绍了三线阵CCD传感器的成像原理,分析了由于地球自转角速度的存在而产生三线阵CCD传感器像移的机理.在规划姿态跟踪策略的基础上,建立了有效成像面积和姿态机动方式的数学关系,求解关系式最大值以得到像移补偿的姿态跟踪机动策略.最后给出了姿态跟踪过程中的目标姿态和目标姿态角速度变化规律.     

维纳滤波恢复在工业在线检测中的应用

工业生产在线检测中,由于CCD相机与工件的相对运动,产生了成像模糊及拖尾效应等像移问题,像移直接影响了测量精度,本文在图象退化模型基础上,应用基于MATLAB平台的维纳滤波对像移所产生的图像模糊的恢复原理.解决了以在线检测像移补偿.给出了点扩散函数中模糊距离的求解方法,在一维匀速直线运动像移补偿上取得了较好的效果.通过在线检测验证了维纳滤波较清晰的图像恢复效果.     

行间转移CCD的时间延迟积分调光方法

针对航空航天相机工作时由于曝光时间导致的图像质量下降问题,提出了行间转移面阵CCD的时间延迟积分(TDI)调光方法。选择行间转移面阵CCD KAI-16000作为成像器件,设计并完成了成像系统,利用FP-GA控制行间转移面阵CCD的驱动信号模式,将普通电子快门调光方法与TDI调光方法相结合,完成实时调光。实验结果表明:该成像系统无需延长曝光时间,依靠改变TDI工作模式下积分级数,解决了由于曝光时间不足导致的图像质量下降问题,图像信噪比(SNR)从13.22dB增加到33.74dB。     

CCD动态响应特性的测试与建模

CCD图像传感器与景物有相对运动时,传感器动态响应特性对成像质量具有显著影响,通常表现为图像模糊、目标物体几何尺寸和灰度失真.通过对CCD工作原理的分析,设计了测试动态特性的试验方案,提取了运动图像上能够反映CCD响应特性的像元灰度数据,通过基于最小二乘法的数据分析完成了动态特性的建模.研究结果表明:CCD传感器动态响...     

CCD航空相机调制传递函数测试与分析

调制传递函数是衡量CCD相机成像系统性能指标的重要参数.本文在调制传递函数的理论分析基础上,通过对分辨率靶标在相机镜头焦面成像位置与CCD像元之间的偏移,对CCD相机调制传递函数的影响进行分析,建立数学模型,并对CCD相机系统在奈奎斯特频率处的调制传递函数进行了测试,实验结果与计算结果基本吻合.     

基于数值保真项优化的TDI遥感图像复原方法

提出基于数值保真项优化的时间延迟积分电荷耦合元件（TDI-CCD）振动模糊遥感图像复原方法.针对时间延迟积分（TDI）退化图像点扩散函数（PSF）的空间变化性,根据成像平台颤振信息逐行构建模糊核.通过结合L1正则化和数值保真项优化,提出新的遥感图像去模糊方法,实现对TDI颤振图像的逐行复原.在基于最大后验概率（MAP）构建图像去模糊模型的过程中,将数值保真项扩展到二阶,以更好地保留图像细节.与传统的Richardson-Lucy（RL）算法、全变分方法相比,提出的算法去模糊效果明显.分析在不同积分级数和颤振频率下采用该算法复原后的图像的ssim,该算法体现出很好的普适性.     

基于Camera Link协议的CCD图像采集系统

为满足航天相机系统快速、高质量的成像要求,设计了一种基于Camera Link协议的高速CCD（ChargeCoupled Device）图像采集系统。该系统采用CPLD（Complex Programmable Logic Device）、专用视频处理芯片TDA8783、乒乓结构的存储器进行设计,并使用时间延迟积分（TDI：Time Delay Integral）的工作方式,通过设置单级积分时间长度和积分级数改变总积分时间长度。实验结果表明,该系统能同时输出两路CCD电压信号,最高数据输出速率达15帧/s,信噪比大于50dB,两通道的不均匀性小于2%,满足航天相机系统的高速、高分辨率设计要求。     

Design of operation parameters of a high speed TDI CCD line scan camera

This paper analyzes the operation parameters of the time delay and integration （TDI） line scan CCD camera, such as resolution, line rate, clock frequency, etc. and their mathematical relationship is deduced. By analyzing and calculating these parameters, the working clocks of the TDI CCD line scan camera are designed, which guarantees the synchronization of the line scan rate and the camera movement speed. The IL - E2 TDI CCD of DALSA Co. is used as the sensor of the camera in the paper. The working clock generator used for the TDI CCD sensor is realized by using the programmable logic device （PLD）. The experimental results show that the working clock generator circuit satisfies the requirement of high speed TDI CCD line scan camera.     

Study on the relative radiometric correction of CBERS satellite CCD image

China-Brazial Earth Resources Satellite (CBERS)-01 is the first remote sensing re- source satellite of data transfer type manufactured by China and Brazil, which is full of the wisdom and sweat from both countries’ aerospace communities and is regarded as a model of the cooperation between developing countries in high-tech area. CBERS-01 was launched in October of 1999 and went into normal operation after on-orbit test inMarch of 2000. This brought an end to the history that China coul…     

Study on the relative radiometric correction of CBERS satellite CCD image

The main payload on CBERS-01/02 of China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) is a push-broom CCD camera with moderate spatial and radiant resolution. Because at lab the data for calibration at satellite assembly stage were unable to be collected, and also because the onboard calibrator after launch was in a different state from imaging, the calibration of CCD image got a series of difficulties involved. In practice, two methods are used in the processing on the ground station: One is extracting calibration data by statistics from the image itself, and the other is the method of histogram match. It was proved that the latter can calibrate the image much better, because it can remove the effect of unstable response of the camera largely and also can overcome the nonlinearity of the camera basically by using Look-Up Table (LUT) calculated from histogram statistics of different temporal images. Considering the problems of CBERS-01, a lot of calibration tests were done before the launch of CBERS-02, in which a set of lab coefficients for relative calibration was formulated after the data collection by using integration-hemisphere in the stage of satellite assembly test. During the on-orbit test, it was found that the calibration result from such coefficients was not satisfying, especially there being response difference between 3 detector arrays, which was attributed to the unstable dark currents of the CCD camera. This paper comes up with a statistic method to remove such response difference. In this method the middle detector array was used as reference to find the response differences of adjacent similar features between these arrays and it was proved to have a broad adaptability.