空间相机振动参数检测及降质图像复原
[Abstract]:During the operation of the remote sensing satellite in orbit, it was affected by external factors such as solar pressure, gravity gradient of the earth, small space meteorite debris, and mechanical and thermal effects of reaction wheels, solar panels and other moving parts. The space attitude of the satellite platform will be disturbed and transmitted to the remote sensor platform, which will show the vibration phenomenon of the platform, which will lead to the relative movement of the scene projection on the image plane during the imaging process of the space camera, thus reducing the image quality. With the development of optical system design and manufacture of remote sensor and the improvement of optical imaging device performance index, the angular resolution of space camera is improving continuously, which makes the camera more and more sensitive to vibration. Vibration has become an important factor affecting the imaging quality of high resolution remote sensor. Detecting the vibration parameters of space camera is of great significance for studying the vibration law of satellite platform and improving the performance of remote sensor. It also provides a data basis for vibration suppression and restoration of degraded image. The main work of this paper is as follows: based on the modulation transfer function of optical system, the effect of vibration on MTF is analyzed, the formula between MTF and vibration parameters is deduced, and the simulation experiment is carried out. The effects of vibration amplitude, vibration frequency and integral series on TDICCD imaging quality are demonstrated intuitively by using evaluation parameters. Aiming at the TDICCD push-sweep camera with focal plane as mechanical splicing structure, a vibration detection method based on splicing area to duplicate imaging of the same scene is proposed, and no additional equipment is added. The purpose of measuring the camera vibration parameters accurately only by using the camera's own structure; At the same time, in order to improve the applicability of the detection method, based on the autocorrelation imaging of the shutter CMOS image sensor, a vibration parameter detection method is proposed, which can be applied to both the push-sweep camera and the staring camera. The purpose of detecting high frequency vibration by using low frame frequency image sequence is realized, and the data transmission and processing pressure of the detection algorithm is greatly reduced, which provides the possibility for the embedded realization of the detection algorithm on board. According to the principle of sensor imaging, a method of simulating TDICCD and shutter CMOS imaging by using global shutter camera is proposed. Based on this method, the validation experiment of vibration parameter detection method is designed, and the experimental platform is built, and the experimental parameters are designed. The two vibration parameter detection methods proposed in this paper are verified. The experimental results show that the two methods have good detection accuracy: for the vibration parameter detection method based on mechanical splicing structure TDICCD camera, the relative error is less than 2 and the absolute error of amplitude detection is less than 2 pixels; For the vibration parameter detection method based on plane array CMOS autocorrelation imaging, the relative error of period is less than 1 and the absolute error of amplitude is less than 1 pixel. According to the vibration detection method to verify the vibration parameters detected in the experiment, the vibration degradation image is restored. A method for discretization of vibration point diffusion function is proposed. The pixel level interpolation discretization algorithm can be used to calculate the point diffusion function of any known motion function. The discrete point diffusion function is used to restore the degraded image line by line, and the evaluation parameters are used to evaluate the image quality before and after restoration. The evaluation results show that the restoration effect is obvious. It is proved that the two methods proposed in this paper are correct.
【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】:2015
【分类号】:TP391.41
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,本文编号:2320349
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