空间相机成像质量自动评价方法研究

论文摘要

空间相机研制过程中，评价其性能优劣的主要指标之一是相机成像质量。为了评价大数据量、高速图像下传的高分辨率CCD相机的成像质量，提出了基于MTF的CCD相机成像质量自动评价方法。依据空间CCD相机成像的基本原理，剖析了影响空间相机成像质量的主要因素；分析了阴影法、星点法和分辨率法等传统像质评价方法；深入研究了这些传统像质评价方法与MTF方法作为评价指标的二者之间区别和相关性，利用高对比度矩形靶标法计算CCD相机的传递函数，应用图像特征数据库、评价方法数据库和计算机高速信息处理及存储技术，设计了基于MTF的CCD相机像质自动评价实时计算系统。CCD相机系统的传函测试与光学镜头、CCD探测器、电子电路及相关辅助测试设备的传函密切相关，经分析CCD探测器只有在奈奎斯特频率以内才满足线性时不变条件的特性，对平行光管的传函、整机系统的噪声和测试环境等影响传函测试结果的因素进行分析与确认。利用自动评价方法设计了CCD相机传函实时测试软件，借助空间相机地面仿真测试平台、高速图像快视及记录系统和平行光管设备，在实验室内，完成了对某空间相机高速率实时传递函数的计算，实现了对CCD相机成像的系统实验室静态像质实时自动评价。试验评价结果表明：满足对某空间相机成像质量评价的要求，目前某空间相机在轨执行成像任务的像质良好，充分证明基于MTF的像质自动评价结果是可信的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要内容及结构安排
• 1.3.1 论文的主要内容
• 1.3.2 论文的结构安排
• 第2章 空间相机成像原理
• 2.1 空间相机组成及成像工作原理
• 2.2 影响空间相机成像的因素
• 2.2.1 光学系统对成像影响
• 2.2.2 TDICCD 对成像影响
• 2.2.3 空间相机偏流角对成像影响
• 2.2.4 温度和振动对成像影响
• 第3章 成像质量评价方法
• 3.1 传统像质评价方法
• 3.1.1 阴影法
• 3.1.2 星点法
• 3.1.3 分辨率法
• 3.2 调制传递函数
• 3.2.1 光学传递函数的性质
• 3.2.2 MTF 与传统像质评价方法的区别
• 第4章 基于 MTF 的自动评价
• 4.1 自动评价原理及组成
• 4.2 基于 MTF 的自动评价方法
• 4.3 自动评价方法的应用
• 第5章 空间相机成像质量自动评价实现
• 5.1 MTF 自动测试系统设计
• 5.1.1 图像快视与采集记录系统
• 5.2 成像质量自动评价软件设计
• 5.2.1 实时测量 MTF 步骤
• 5.2.2 参数设置
• 5.3 实验结果
• 5.4 影响 MTF 测量结果的因素
• 5.4.1 测试环境
• 5.4.2 平行光管的 MTF
• 5.4.3 相位
• 5.4.4 噪声
• 第6章 总结与展望
• 6.1 课题研究总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 在学期间学术成果情况
• 指导教师及作者简介
• 致谢