隨著高軌監(jiān)視領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量高分辨率圖像需求的不斷提高,迫切需要空間光學(xué)載荷同時具有超大口徑、輕量化、加工周期短、成本低等特點,薄膜衍射成像技術(shù)已成為未來超大口徑空間載荷的重要發(fā)展方向。但根據(jù)衍射光學(xué)成像原理及現(xiàn)有研究:與傳統(tǒng)的折射/反射式成像系統(tǒng)相比,衍射成像系統(tǒng)的圖像的MTF和SNR均較低,且存在明顯的空間變化特性,再加之薄膜元件易受量化加工誤差和在軌力、熱環(huán)境的影響,使得空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量進(jìn)一步退化,很可能無法滿足人眼對目標(biāo)景物信息的判讀解譯需求,因此需要針對圖像退化特性來反演恢復(fù)原始景物信息。而目前國內(nèi)在空間薄膜衍射成像技術(shù)方面僅處于概念設(shè)計、原理性研究階段,關(guān)于其成像特性及像質(zhì)處理方面的研究少見報道。本文即是針對該問題,開展空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量退化特性及圖像反演恢復(fù)方法研究,并進(jìn)行相應(yīng)的實驗驗證。主要研究工作如下:(1)空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量退化特性分析。從薄膜衍射成像機(jī)理出發(fā),研究了影響圖像質(zhì)量的光學(xué)遙感鏈路環(huán)節(jié)要素,將其歸結(jié)為圖像模糊、采樣、轉(zhuǎn)化以及隨機(jī)噪聲等過程并進(jìn)行表征建模,分析得出薄膜衍射成像系統(tǒng)存在MTF和SNR退化嚴(yán)重、空間變化性大、對比度低等像質(zhì)退化特性,并建立了能夠綜合表征鏈路環(huán)節(jié)、衍射光學(xué)特性以及薄膜材料特性影響的空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量退化模型,為后續(xù)圖像反演恢復(fù)方法研究提供了理論依據(jù)與先驗輸入。(2)提出空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量反演恢復(fù)模型與方法。針對空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量退化特性,以同時提升圖像MTF和SNR、增強(qiáng)對比度、保持紋理細(xì)節(jié)及抑制偽像為目標(biāo),基于正則化理論框架,結(jié)合等暈區(qū)分塊思想,建立融合多目標(biāo)先驗約束的大尺寸空變圖像反演恢復(fù)模型,并針對模型中多變量估計及同時包含多種范數(shù)正則化項和參數(shù)的聯(lián)合尋優(yōu)的難題,研究高效、準(zhǔn)確的模型求解方法,從而提出空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量反演恢復(fù)方法。(3)實驗驗證及分析。結(jié)合數(shù)字仿真與半物理成像實驗對本文提出方法的處理性能進(jìn)行驗證及分析,實驗結(jié)果表明:本文處理方法能夠有效提升圖像MTF和SNR,增強(qiáng)對比度,保持圖像紋理細(xì)節(jié)的同時,有效抑制噪聲放大和振鈴等偽像,有效提高薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像的解譯能力,為高軌衛(wèi)星薄膜衍射成像技術(shù)的實際空間應(yīng)用提供支持。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V443.5
【部分圖文】：

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2876958