發(fā)布時間：2020-05-31 16:25

【摘要】：衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)是衛(wèi)星探測系統(tǒng)的重要組成部分和核心載荷,主要分為對地(遙感測繪、環(huán)境監(jiān)測、軍事偵察等)觀測和對空間物體(航天器、空間碎片、星體等)觀測兩類,但由于裝配、運(yùn)輸、發(fā)射沖擊以及太空環(huán)境的影響等原因,會導(dǎo)致成像性能下降及像質(zhì)惡化,其中調(diào)制傳遞函數(shù)是目前國際上普遍用于評價光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)的重要參數(shù),調(diào)制傳遞函數(shù)在軌檢測不僅能實現(xiàn)空間相機(jī)的像質(zhì)評價,對于后續(xù)校準(zhǔn)和圖像復(fù)原也有重要意義。對于對地觀測遙感相機(jī),目前已有較為完善的MTF在軌檢測方法,但由于空間探測的相機(jī)系統(tǒng)受到成像目標(biāo)特性以及姿態(tài)翻轉(zhuǎn)控制風(fēng)險等因素制約,難以直接使用對地觀測遙感相機(jī)在軌MTF檢測方法。本文根據(jù)用于空間探測的相機(jī)在軌工作狀態(tài)以及成像特點(diǎn),結(jié)合光電成像系統(tǒng)相關(guān)理論及調(diào)制傳遞函數(shù)常用測試方法,提出月球邊緣刃邊法和恒星星點(diǎn)法兩種可行的針對空間目標(biāo)觀測相機(jī)的在軌MTF檢測方法,并分別使用仿真和實驗兩種手段對本文測試方法可行性和有效性進(jìn)行模擬和驗證。其中月球邊緣與深空背景形成高對比度的線狀邊緣圖像為月球邊緣刃邊法MTF測量提供測試目標(biāo),恒星星點(diǎn)和深空背景形成的點(diǎn)狀目標(biāo)圖像為恒星星點(diǎn)法MTF測量提供測試目標(biāo)。在MATLAB平臺仿真階段,分析了光電成像系統(tǒng)的成像鏈路各環(huán)節(jié)影響像質(zhì)的原理,提出了一種合理的仿真靶標(biāo)圖像生成方法并計算其理論MTF曲線,重點(diǎn)研究了月球邊緣刃邊法和恒星星點(diǎn)法在軌MTF檢測的關(guān)鍵處理環(huán)節(jié),分析了多種處理方法的計算精度及運(yùn)行速度,形成了最優(yōu)的月球邊緣刃邊法和恒星星點(diǎn)法在軌MTF檢測流程,之后定量分析了多種因素對這兩種測試方法的影響。在實驗階段,搭建了一套包括光學(xué)鏡頭,電子電路及圖像采集部分的試驗驗證系統(tǒng),分別對定制的圓形刃邊靶標(biāo)和星點(diǎn)陣列靶標(biāo)成像得到測試圖像進(jìn)行MTF計算,驗證仿真階段得到的優(yōu)化算法流程以及多種影響因素,實驗結(jié)果與仿真階段得到的各種測試結(jié)果均較為吻合。因此本文提出的月球邊緣刃邊法和恒星星點(diǎn)法可以為空間相機(jī)在軌MTF測試提供理論參考和技術(shù)支撐。
【圖文】：

圖 2.1 系統(tǒng)的輸入輸出表示Figure 2.1 Input and output of the system為：對若干個激勵的線性組合的整體響應(yīng)等。表示為式 3-1： 2 2 1 1 2 21 2 22 2, , , , ,, ,x y a f x y a f x y a f f x y a f x y y a g x y 一個常數(shù)， 1f x, y 和 2f x, y 為系統(tǒng)統(tǒng)輸出。公式 3-1 表明線性系統(tǒng)具有疊加或位移不變系統(tǒng)定義為：如果一個輸入函數(shù)統(tǒng)后，其響應(yīng)也只有同樣的位移，分布不變 x , y h x ,y

圖 2.2 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的形成Figure 2.2 The formation of point spread function樣的，LSF是對線狀光源 x 或 y 成像后在像平面得到的光強(qiáng) PSF 沿某一特定方向的積分，并且其一維 Fourier 變換是 MTF在該線。這是脈沖法計算MTF 的理論基礎(chǔ)。 , xLSF x PSF x y dy或 , yLSF y PSF x y dx輸入函數(shù)是一個階躍函數(shù)： < 0step01 0xxx ，該輸入函數(shù)的刃邊圖像區(qū)域提供，，其通過光學(xué)系統(tǒng)后的輸出函數(shù)即二維光強(qiáng)分 可看成是 的積分，它們是微分和積分的關(guān)系。 的一維是該方向的MTF。這是刃邊法計算MTF的理論基礎(chǔ)。 , xdESF x LSF x dx LSF x ESF x
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V445.8

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本文編號：2690139