平臺運動對星載TDICCD相機成像質(zhì)量影響分析與仿真.pdf

1、衛(wèi)星平臺運動是影響高分辨率星載 TDICCD相機成像質(zhì)量的一個重要因素，它干擾像的正常運動，引起惡化像質(zhì)的非正常像移。像移對TDICCD相機像質(zhì)的影響區(qū)別于對面陣凝視相機及普通線陣推掃相機的影響。研究平臺運動對星載TDICCD相機像質(zhì)的影響并進行動態(tài)成像仿真對改善相機成像質(zhì)量有重要意義。不僅可以為恢復(fù)圖像的像移補償算法提供支持，為衛(wèi)星控制指標(biāo)等的提出提供依據(jù)，還可以完善系統(tǒng)全鏈路仿真。
　　本研究首先從線擴散函數(shù)（LSF，Line

2、 Spread Function）角度分析了像移引起像質(zhì)下降的機理，依據(jù)TDICCD的成像原理建立了像移影響下TDICCD相機系統(tǒng)像質(zhì)退化的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了不同方向上不同形式的像移影響下系統(tǒng)的線擴散函數(shù)及線性非正常像移下的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF，Modulation Transfer Function）公式。利用相位傳遞函數(shù)（PTF，Phase Transfer Function）的線性部分評價幾何變形。提出數(shù)值積分的方法計算動態(tài)MTF，

3、采用該方法計算了正弦振動像移下的調(diào)制傳遞函數(shù)。利用上面的結(jié)果和方法分析了像移引起的幾何變形與圖像模糊。分析表明：TDICCD相機的運動降質(zhì)是空間變化的，不同方向上不同形式的非正常像移造成的圖像模糊與幾何變形是不一致的。其次，建立多個坐標(biāo)系，通過坐標(biāo)變換的方法建立物像之間的映射關(guān)系，得到像移求解模型。依據(jù)像移求解模型、像移對TDICCD相機像質(zhì)影響模型分析地球自轉(zhuǎn)、姿態(tài)控制誤差（包括指向誤差與姿態(tài)穩(wěn)定度）、軌道攝動引起的高度誤差、軌道傾角

4、誤差對像質(zhì)的影響。通過該像移模型求解非正常像移，為后續(xù)的TDICCD動態(tài)成像仿真提供基礎(chǔ)。最后，依據(jù)采樣成像系統(tǒng)的成像原理，建立了TDICCD動態(tài)成像的數(shù)字仿真模型，該仿真模型采用數(shù)值積分、像素插值并結(jié)合TDICCD電荷疊加原理。提出衛(wèi)星平臺運動下TDICCD動態(tài)成像的仿真方法，并仿真分析不同運動誤差造成的像質(zhì)退化情況。采用均方誤差（MSE）和結(jié)構(gòu)相似度（SSIM）兩種圖像質(zhì)量評價手段評價仿真圖像的質(zhì)量，分析表明數(shù)字仿真結(jié)果與理論分析結(jié)