卫星平台振动图像复原方法与实验验证研究

发布时间：2018-03-28 22:14

  本文选题：遥感成像　切入点：平台颤振　出处：《大连海事大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着我国航天技术水平的提升,我国发射的光学遥感卫星分辨率不断提高。然而,随着分辨率的提升,卫星平台振动成为了影响卫星成像质量的重要因素。航天光学卫星通常采用TDICCD推扫方式成像以增大曝光时间,平台的振动使得TDICCD像元采集信息错位,造成所获取图像中发生几何畸变和图像模糊。本文分析上述图像退化的产生机理,研究相应的图像恢复算法,并搭建地面模拟实验平台,验证图像复原算法。具体内容有:(1)振动对TDICCD成像的影响分析。介绍了 TDICCD相机成像原理,分析了振动像移导致的图像几何畸变及图像模糊的机理,建立了 TDICCD动态成像的数字仿真方法。(2)卫星平台振动图像复原算法。根据振动像移对图像质量的影响,建立了振动成像的正向数学模型,并基于振动像移数据给出了模型参数的计算方法。基于正向振动成像模型研究了振动图像复原方法,引入变分正则化项建立了振动图像复原模型,并利用迭代阈值收缩算法研究了图像复原模型的求解算法。最终,通过仿真实验对振动图像复原算法进行了分析。(3)模拟TDICCD相机振动成像实验研究。基于面阵相机设计了模拟TDICCD相机振动成像的实验原理,搭建了 TDICCD相机振动成像模拟实验平台,实验平台采用快速偏摆镜模拟振动像移,能够模拟最高200Hz频率的振动。利用实验平台获取了 10Hz,100Hz和200Hz的振动图像,并进行了振动图像复原处理,处理结果表明振动图像复原算法能够有效的消除振动引起的几何畸变和图像模糊。
[Abstract]:With the improvement of China's aerospace technology, the resolution of the optical remote sensing satellite launched by our country has been continuously improved. However, with the improvement of the resolution, The vibration of satellite platform has become an important factor affecting the quality of satellite imaging. Space optical satellites usually use TDICCD push-scan imaging to increase the exposure time. The vibration of the platform results in the misalignment of TDICCD pixel acquisition information. In this paper, the mechanism of image degradation is analyzed, the corresponding image restoration algorithm is studied, and the ground simulation experiment platform is built. The effect of vibration on TDICCD imaging is analyzed. The principle of TDICCD camera imaging is introduced, and the mechanism of image geometric distortion and image blur caused by vibration image motion is analyzed. In this paper, a digital simulation method of TDICCD dynamic imaging is established. The algorithm of vibration image restoration of satellite platform is established. According to the effect of vibration image shift on image quality, the forward mathematical model of vibration imaging is established. The calculation method of the model parameters is given based on the vibration image shift data. The vibration image restoration method is studied based on the forward vibration imaging model, and the vibration image restoration model is established by introducing the variational regularization term. The iterative threshold shrinkage algorithm is used to solve the image restoration model. Finally, Through the simulation experiment, the vibration image restoration algorithm is analyzed. (3) the vibration imaging experiment of TDICCD camera is studied. The experimental principle of simulating TDICCD camera vibration imaging is designed based on the plane array camera, and the experimental platform of TDICCD camera vibration imaging simulation is built. The experiment platform uses a fast pendulum mirror to simulate the vibration image shift, which can simulate the vibration of the highest 200Hz frequency. The vibration images of 10Hz / 100Hz and 200Hz are obtained by using the experimental platform, and the vibration image restoration is carried out. The processing results show that the vibration image restoration algorithm can effectively eliminate the geometric distortion and image blur caused by vibration.
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张俊峰;罗立民;舒华忠;伍家松;;基于先验信息的全变分图像复原算法[J];东南大学学报(自然科学版);2016年06期

2 张文娟;张丽丽;王艳红;;基于非局部结构张量的SSIM图像质量评价方法[J];计算机应用研究;2017年10期

3 智喜洋;张树青;张伟;孙fE;傅斌;;TDICCD相机平台振动所致的MTF空间移变降质[J];光学精密工程;2016年06期

4 邓长城;安源;母德强;解鹏;于丹;;飞轮微振动对空间相机调制传递函数的影响[J];光子学报;2016年01期

5 邸国栋;朱兴鸿;;TDICCD相机安装精度对系统调制传递函数的影响[J];航天器工程;2012年04期

6 唐新明;谢俊峰;张过;;测绘卫星技术总体发展和现状[J];航天返回与遥感;2012年03期

7 庞璐璐;李从利;罗军;;基于TV与SSIM的图像质量评价方法[J];计算机工程;2012年03期

8 张影;;空间相机的颤振成像调制传递函数及仿真实验[J];光学精密工程;2011年09期

9 王治乐;庄绪霞;张兰庆;;动态MTF的数值计算与分析[J];光学技术;2011年05期

10 韩昌元;;近代高分辨地球成像商业卫星[J];中国光学与应用光学;2010年03期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李鑫楠;图像盲复原算法研究[D];吉林大学;2015年

2 王芳;光学遥感成像误差建模与图像质量提升方法[D];国防科学技术大学;2014年

3 孙阳;卫星平台在轨颤振对高分辨率遥感器成像质量影响的研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2013年

4 卢兆林;基于偏微分方程理论的图像复原技术研究[D];中国矿业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 寇杰;图像的运动模糊复原算法研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

2 肖兢兢;全变分图像复原一阶对偶算法研究[D];南京邮电大学;2015年

3 王战;颤振对星载TDICCD相机成像质量的影响分析[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

4 李立源;非规则采样光学遥感图像复原方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 邓勤;卫星颤振对遥感成像质量影响研究及实验验证[D];浙江大学;2013年

6 张斐然;航天遥感中的非规则采样图像复原算法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

7 张兰庆;基于星载TDICCD相机动态成像质量的分析与仿真[D];哈尔滨工业大学;2012年

8 李明静;总变分图像复原正则化参数选择方法的比较[D];华中科技大学;2012年

9 徐好;正则化方法在图像复原中的应用[D];电子科技大学;2012年

10 庄绪霞;平台运动对星载TDICCD相机成像质量影响分析与仿真[D];哈尔滨工业大学;2011年

，

本文编号：1678300