高光譜成像技術(shù)將光學(xué)成像技術(shù)與光譜分析技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起,在獲取目標(biāo)的二維空間信息的同時,也獲取了目標(biāo)的光譜信息,從而對目標(biāo)的幾何形狀和光譜特征進(jìn)行分析和識別。高光譜遙感興起于20世紀(jì)80年代遙感技術(shù)的發(fā)展,是當(dāng)前遙感的前沿技術(shù),它具有光譜分辨率高、光譜波段數(shù)多、信息量豐富等特點(diǎn),可以廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查、海洋研究、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。機(jī)載擺掃式成像光譜儀作為高光譜遙感成像的一種應(yīng)用方向,具有成像視場大、成本低、使用方便、機(jī)動性好等優(yōu)點(diǎn),這對于高光譜遙感成像在民用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。本文以機(jī)載擺掃式成像光譜儀為研究對象,為了提高成像光譜儀的成像性能,針對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量展開研究,重點(diǎn)研究了光譜儀總體方案設(shè)計、儀器各項誤差引起的像移量的計算以及復(fù)雜運(yùn)動下系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的計算三個方面。本文主要的研究工作如下:首先,介紹了機(jī)載成像光譜儀的應(yīng)用需求,確定了光譜儀的總體設(shè)計方案以及指標(biāo);完成了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各部件的相關(guān)參數(shù);確定了擺掃成像的方案,重點(diǎn)介紹了三面擺掃鏡的鏡面以及口徑設(shè)計;分析了光譜儀動態(tài)成像過程,模擬了地面成像軌跡以及像元對應(yīng)關(guān)系,研究了...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 高光譜成像技術(shù)
        1.1.2 機(jī)載高光譜成像儀的成像方式
        1.1.3 機(jī)載成像光譜儀的應(yīng)用
        1.1.4 本課題研究的意義
    1.2 機(jī)載高光譜成像儀的研究進(jìn)展
        1.2.1 國外研究進(jìn)展
        1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展
    1.3 國內(nèi)外成像質(zhì)量相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 成像系統(tǒng)像移量的計算
        1.3.2 像移對調(diào)制傳遞函數(shù)的影響
    1.4 研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.5 本文研究內(nèi)容和章節(jié)安排
第2章 成像質(zhì)量研究相關(guān)理論基礎(chǔ)
    2.1 動態(tài)光學(xué)理論
        2.1.1 齊次坐標(biāo)變換
        2.1.2 三維圖形的位置變換
        2.1.3 光的反射與折射
        2.1.4 動態(tài)成像關(guān)系
    2.2 光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)
        2.2.1 MTF的相關(guān)理論
        2.2.2 MTF的測量方法
    2.3 本章小結(jié)
第3章 航空擺掃式成像光譜儀的總體方案
    3.1 機(jī)載成像光譜儀的應(yīng)用需求
    3.2 掃描光譜儀的總體方案
    3.3 光學(xué)系統(tǒng)的方案
        3.3.1 望遠(yuǎn)鏡設(shè)計
        3.3.2 準(zhǔn)直鏡設(shè)計
        3.3.3 分光系統(tǒng)設(shè)計
    3.4 擺掃成像方案
        3.4.1 折轉(zhuǎn)鏡設(shè)計
        3.4.2 旋轉(zhuǎn)三面鏡設(shè)計
    3.5 動態(tài)成像過程分析
        3.5.1 擺掃成像的地面軌跡
        3.5.2 擺掃過程中的像元畸變分析
        3.5.3 圖像拼接過程中地面像元的對應(yīng)關(guān)系
        3.5.4 誤差對圖像拼接的影響分析
    3.6 設(shè)計方案的優(yōu)勢
        3.6.1 信噪比計算
        3.6.2 單點(diǎn)掃描的優(yōu)勢
    3.7 光譜儀設(shè)計方案的總結(jié)
    3.8 本章小結(jié)
第4章 航空擺掃式成像光譜儀像移計算和誤差分配
    4.1 引言
    4.2 坐標(biāo)系定義
    4.3 成像鏈路模型的建立
    4.4 航空成像光譜儀的誤差項
        4.4.1 飛機(jī)高程誤差以及飛行速度誤差
        4.4.2 穩(wěn)定平臺補(bǔ)償精度
        4.4.3 三面鏡擺掃速度誤差
        4.4.4 三面鏡加工裝調(diào)誤差
    4.5 計算像點(diǎn)位移
    4.6 三面鏡加工裝調(diào)誤差對像移量的影響
    4.7 蒙特卡洛法仿真
        4.7.1 蒙特卡洛法的基本思想
        4.7.2 基于系統(tǒng)指標(biāo)的誤差分配
        4.7.3 MATLAB仿真
    4.8 基于光學(xué)設(shè)計的驗證實驗
    4.9 本章小結(jié)
第5章 復(fù)雜像移情況下系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)的計算
    5.1 引言
    5.2 通用的MTF計算模型
    5.3 單一運(yùn)動形式像移對MTF的影響分析
        5.3.1 線性運(yùn)動
        5.3.2 正弦像移
    5.4 復(fù)雜像移對MTF的影響分析
    5.5 復(fù)雜像移下MTF的數(shù)值解分析
        5.5.1 數(shù)值解產(chǎn)生的截斷誤差的分析
        5.5.2 像移運(yùn)動各參數(shù)對MTF的影響
    5.6 軟件仿真實驗
        5.6.1 仿真方法
        5.6.2 仿真結(jié)果
    5.7 驗證實驗
    5.8 光譜儀圖像拼接過程中的MTF變化
    5.9 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)說明
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3808802