本文關(guān)鍵詞：機載高光譜成像儀成像質(zhì)量研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高光譜成像遙感是在多光譜成像遙感技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的探測技術(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,顯著提高了探測地球表面特征和物體性質(zhì)的能力,在礦產(chǎn)資源調(diào)查和軍事偽裝揭露等方面有著廣泛的應用。高光譜成像儀的應用以定量化的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),不僅需要獲取清晰的圖像,還需要遙感數(shù)據(jù)具有足夠的光譜穩(wěn)定性。所以研究高光譜成像儀成像質(zhì)量對高光譜成像儀的研制及其應用等具有重要的工程實際意義。本文針對礦物勘察應用的機載高光譜成像儀,研制了工程樣機,分析了機載成像環(huán)境(主要為溫度和姿態(tài))變化對儀器成像質(zhì)量的影響,研究了儀器的成像特性及光譜穩(wěn)定性。基于這些理論分析,利用工程樣機開展了高光譜成像儀的飛行成像試驗,對所獲得的遙感圖像進行了成像質(zhì)量分析與評價,驗證了儀器成像特性和光譜穩(wěn)定性。首先,完成了機載高光譜成像儀工程樣機的研制。根據(jù)技術(shù)指標要求,提出了模塊化設(shè)計方案,確定并采用了L形板基座整合設(shè)計方案,開展了光機結(jié)構(gòu)設(shè)計。利用MSC.PatranMSC.Nastran軟件對光機結(jié)構(gòu)進行了有限元工程分析,結(jié)果表明儀器具有較好的剛度特性及面形精度,整機基頻達到297.8 Hz、主反射鏡RMS值僅有4.6 nm。最終,完成了機載高光譜成像儀樣機的加工、裝調(diào)及相關(guān)技術(shù)指標的檢測和定標工作。接著,在上述工作的基礎(chǔ)上,針對機載成像環(huán)境中典型因素(環(huán)境溫度、載機姿態(tài)變化)對高光譜成像儀成像質(zhì)量的影響,進行了深入的理論分析,開展了儀器成像特性及光譜穩(wěn)定性研究。首先,研究了溫度對高光譜成像儀成像質(zhì)量的影響。根據(jù)機載高光譜成像儀熱設(shè)計及相關(guān)試驗數(shù)據(jù),分析了機載環(huán)境下實際溫度載荷的特點;以最小二乘擬合法和齊次坐標變換法為理論依據(jù),編制了剛體位移及面形誤差求解程序;對變形過后的光學系統(tǒng)進行了光線追跡,研究了其譜線漂移特性及溫度對系統(tǒng)傳遞函數(shù)的影響。結(jié)果表明,±10℃溫度變化范圍內(nèi),譜線穩(wěn)定性較好,不需要再進行光譜定標和光譜修正。接著,分析了姿態(tài)對高光譜成像儀成像質(zhì)量的影響。利用齊次坐標變換法建立了像移速度矢量精確計算模型;提出了像質(zhì)對姿態(tài)精度的要求,確定了穩(wěn)定平臺的補償精度要求;分析了平臺姿態(tài)補償誤差對像移速度的影響;研究了給定成像質(zhì)量要求的飛行參數(shù)指標的分配問題,進行了像移速度誤差分析。結(jié)果表明,穩(wěn)定平臺能有效補償姿態(tài),滿足成像質(zhì)量的要求。最后,開展了高光譜成像儀室內(nèi)成像試驗和小面積區(qū)域航空飛行成像試驗。對所獲得航拍圖像數(shù)據(jù),用刃邊法測量其傳遞函數(shù),進行了成像質(zhì)量評價;從圖像數(shù)據(jù)中提取地物光譜曲線,以氧氣吸收峰位置偏移量驗證了其光譜穩(wěn)定性。結(jié)果表明,機載高光譜成像儀有較好的成像質(zhì)量和光譜穩(wěn)定性。本課題后續(xù)可進一步完善機載高光譜成像儀,提高儀器對地物目標識別和分類的準確度,使其能夠承擔一定業(yè)務(wù)量的地質(zhì)遙感飛行任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：高光譜成像儀 光機結(jié)構(gòu)設(shè)計 像移速度矢量 調(diào)制傳遞函數(shù) 譜線漂移 成像質(zhì)量評價
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P627;V243.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目錄10-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 課題研究背景及意義13-15
• 1.1.1 課題研究背景13-14
• 1.1.2 課題研究的任務(wù)、目的和意義14-15
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀15-25
• 1.2.1 高光譜成像儀發(fā)展15-19
• 1.2.2 空間成像環(huán)境對像質(zhì)影響的研究進展19-22
• 1.2.3 光學系統(tǒng)成像質(zhì)量的評價22-25
• 1.3 論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排25-27
• 1.3.1 論文研究對象25
• 1.3.2 論文主要內(nèi)容25-27
• 第2章 理論基礎(chǔ)27-37
• 2.1 光機結(jié)構(gòu)設(shè)計思路27-28
• 2.2 模態(tài)分析基本理論28-29
• 2.3 光學元件面形精度分析29-31
• 2.4 齊次坐標變換法31-34
• 2.5 隨機誤差分析34-35
• 2.6 刃邊法測量MTF原理35-37
• 第3章 機載高光譜成像儀總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計37-73
• 3.1 引言37-39
• 3.2 機載高光譜成像儀光機結(jié)構(gòu)設(shè)計39-48
• 3.2.1 總體思路及布局39-41
• 3.2.2 光機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計41-48
• 3.3 光譜儀系統(tǒng)整機裝配組件的工程分析48-53
• 3.3.1 有限元模型49-50
• 3.3.2 整機模態(tài)分析50-52
• 3.3.3 光學元件面形分析52-53
• 3.4 高光譜成像儀裝調(diào)測試53-64
• 3.4.1 高光譜成像儀加工檢測54-58
• 3.4.2 光機分系統(tǒng)裝調(diào)測試58-64
• 3.4.3 整機集成64
• 3.5 高光譜成像儀定標64-71
• 3.5.1 光譜定標試驗65-68
• 3.5.2 輻射定標試驗68-71
• 3.6 本章小結(jié)71-73
• 第4章 航空成像環(huán)境對高光譜成像儀成像質(zhì)量的影響73-99
• 4.1 引言73-74
• 4.2 載機環(huán)境溫度對高光譜成像儀成像質(zhì)量的影響74-85
• 4.2.1 機載溫度環(huán)境的特點74-76
• 4.2.2 溫度對機載高光譜成像儀譜線漂移的影響76-81
• 4.2.3 熱光學試驗81-82
• 4.2.4 溫度對高光譜成像儀光學傳遞函數(shù)的影響82-85
• 4.3 載機飛行姿態(tài)對高光譜成像儀成像質(zhì)量的影響85-96
• 4.3.1 像移速度向量模型推導85-87
• 4.3.2 成像質(zhì)量對飛行姿態(tài)的要求與分析87-89
• 4.3.3 載機姿態(tài)參數(shù)對成像的影響分析89-93
• 4.3.4 誤差分析93-96
• 4.4 本章小結(jié)96-99
• 第5章 機載高光譜成像儀成像質(zhì)量試驗驗證99-117
• 5.1 引言99
• 5.2 飛行成像試驗99-106
• 5.2.1 地面成像試驗99-100
• 5.2.2 航空飛行成像試驗100-106
• 5.3 試驗結(jié)果分析106-116
• 5.3.1 圖像數(shù)據(jù)傳函測量106-112
• 5.3.2 光譜穩(wěn)定性分析112-116
• 5.4 本章小結(jié)116-117
• 第6章 總結(jié)與展望117-121
• 6.1 論文主要工作及創(chuàng)新點117-118
• 6.2 研究展望118-121
• 參考文獻121-131
• 在學期間學術(shù)成果情況131-133
• 指導教師及作者簡介133-135
• 致謝135-136

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1 金輝;姜會林;鄭玉權(quán);張曉輝;崔繼承;;用于農(nóng)田土壤監(jiān)測的高光譜成像儀[J];發(fā)光學報;2013年06期

2 李立波;馮玉濤;王爽;白清蘭;胡炳j;;光纖視場合成四維光譜成像儀[J];光學學報;2014年05期

3 付強;黃e，

本文編號：371769