本文關(guān)鍵詞：光學(xué)合成孔徑系統(tǒng)成像性能優(yōu)化與分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光學(xué)合成孔徑系統(tǒng)有望突破孔徑限制,實(shí)現(xiàn)靜止軌道高分辨率持續(xù)對(duì)地觀測(cè),但光瞳的稀疏性和相位誤差的存在使它的成像性能受到限制。本文針對(duì)光學(xué)合成孔徑系統(tǒng)的成像性能優(yōu)化問題,先后在性能指標(biāo)設(shè)計(jì)、光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化、活塞誤差檢測(cè)、多幀成像與復(fù)原、振鈴探測(cè)消除以及像素位移分析等方面展開研究,主要工作包括以下幾個(gè)方面:(1)成像性能指標(biāo)設(shè)計(jì)。在填充因子范圍內(nèi),分別利用特征指標(biāo)與客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)典型陣列的成像性能進(jìn)行比較,揭示了成像質(zhì)量與頻譜分布之間的相關(guān)關(guān)系。綜合頻率高低和頻譜均勻性兩方面因素,設(shè)計(jì)加權(quán)頻段能量曲線指標(biāo),可準(zhǔn)確反映任意陣列結(jié)構(gòu)和特征參數(shù)的合成孔徑系統(tǒng)成像性能,為成像系統(tǒng)研制提供設(shè)計(jì)依據(jù)。(2)光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化。提出中低頻譜能量最大化準(zhǔn)則,并依此對(duì)三種六孔徑陣列排布形式進(jìn)行優(yōu)化,得到中心聚合型的陣列結(jié)構(gòu)形式。新的光瞳結(jié)構(gòu)被證明在成像像質(zhì)、圖像復(fù)原質(zhì)量、相位誤差容限和配準(zhǔn)精度等方面均優(yōu)于典型陣列,成像性能得到顯著提高。(3)活塞誤差檢測(cè)。設(shè)計(jì)度量多孔徑隨機(jī)活塞誤差及傾斜誤差大小的量化指標(biāo),得到保證近似無損復(fù)原的相位誤差容限。提出并證明了沿基線中垂線方向,系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和活塞誤差之間的關(guān)系與坐標(biāo)無關(guān),從而避免了定位精度對(duì)誤差探測(cè)的影響。提出利用遠(yuǎn)場(chǎng)圖像在基線方向上的分布特性確定誤差范圍,得到唯一確定的誤差值。利用直接盲解卷積和總變分去噪方法消除湍流和噪聲影響,提高了探測(cè)精度。(4)多幀成像方案設(shè)計(jì)。提出通過旋轉(zhuǎn)陣列獲取頻譜不同的多幀圖像,利用多幀維納濾波進(jìn)行復(fù)原,以消除相位誤差的影響�；诮y(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)的多幀成像方式,提高了合成孔徑系統(tǒng)相位誤差容限。將該方法拓展到一維非冗余陣列,提出增加旋轉(zhuǎn)次數(shù)以實(shí)現(xiàn)頻譜的重復(fù)覆蓋,能夠有效彌補(bǔ)了光強(qiáng)分布方向性引起的頻譜覆蓋缺陷,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的適用性,并確定了填充因子的有效范圍。(5)振鈴效應(yīng)探測(cè)與消除。提出結(jié)合視覺感知特性的振鈴探測(cè)方法:利用梯度方向隨機(jī)度和局部方差值兩項(xiàng)指標(biāo)綜合衡量像素鄰域內(nèi)的紋理復(fù)雜度,得到像素級(jí)精度的紋理區(qū);將主邊緣鄰域內(nèi)的全邊緣視為可能的邊緣振鈴,結(jié)合紋理掩蓋效應(yīng)得到振鈴區(qū)和平坦區(qū)。基于圖像分區(qū)選擇不同參數(shù),利用雙邊濾波消除振鈴,實(shí)現(xiàn)消除振鈴效應(yīng)的同時(shí)保持邊緣紋理,克服相位誤差對(duì)合成孔徑系統(tǒng)圖像復(fù)原質(zhì)量的影響。(6)像素幾何位移分析。利用特征點(diǎn)匹配分析了填充因子、陣列結(jié)構(gòu)、成像方式、相位誤差和圖像后處理等因素對(duì)合成孔徑對(duì)地觀測(cè)與復(fù)原圖像像素幾何位移的影響。證明中心聚合型陣列、旋轉(zhuǎn)成像與多幀復(fù)原技術(shù)以及振鈴探測(cè)消除方法在優(yōu)化合成孔徑陣列成像性能的同時(shí),也有助減小圖像像素幾何位移。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)合成孔徑 成像性能 相位誤差 光瞳優(yōu)化 旋轉(zhuǎn)陣列 振鈴效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 合成孔徑望遠(yuǎn)鏡及傳感器介紹12-18
• 1.2.1 地基拼接望遠(yuǎn)鏡與干涉儀12-15
• 1.2.2 光學(xué)合成孔徑傳感器與測(cè)試床15-18
• 1.3 光學(xué)合成孔徑關(guān)鍵技術(shù)研究概況18-22
• 1.3.1 光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化18
• 1.3.2 成像特性18-19
• 1.3.3 相位誤差19-20
• 1.3.4 圖像復(fù)原20
• 1.3.5 成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-22
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排22-24
• 第2章 光學(xué)合成孔徑成像系統(tǒng)24-38
• 2.1 技術(shù)分類與特性24-26
• 2.2 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)26-28
• 2.2.1 單孔徑系統(tǒng)26-27
• 2.2.2 多孔徑系統(tǒng)27-28
• 2.3 相位誤差28-29
• 2.4 特征指標(biāo)29-35
• 2.4.1 陣列結(jié)構(gòu)29-30
• 2.4.2 填充因子30-31
• 2.4.3 截止頻率31-32
• 2.4.4 等效孔徑32-34
• 2.4.5 峰值積分旁瓣比34-35
• 2.5 成像鏈路35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第3章 增強(qiáng)中低頻能量的光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法38-51
• 3.1 光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)38-39
• 3.2 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法39-42
• 3.2.1 基于統(tǒng)計(jì)特性的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)39-41
• 3.2.2 基于HVS的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)41-42
• 3.3 典型陣列的成像質(zhì)量對(duì)比42-44
• 3.4 加權(quán)頻段能量曲線44-47
• 3.5 中心聚合型陣列47-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 基于遠(yuǎn)場(chǎng)圖像的活塞誤差探測(cè)方法51-66
• 4.1 相位誤差對(duì)觀測(cè)圖像及復(fù)原質(zhì)量的影響51-54
• 4.2 相位誤差水平指標(biāo)54-56
• 4.2.1 活塞誤差均值54-55
• 4.2.2 傾斜誤差均值55-56
• 4.3 基于基線中垂線的活塞誤差探測(cè)方法56-60
• 4.4 探測(cè)精度影響因素分析60-62
• 4.5 圖像恢復(fù)與去噪62-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 提高相位誤差容限的多幀成像與復(fù)原方法66-88
• 5.1 二維陣列旋轉(zhuǎn)與多幀成像66-71
• 5.2 相位誤差容限分析71-73
• 5.3 新舊陣列對(duì)比實(shí)驗(yàn)73-77
• 5.4 一維非冗余陣列構(gòu)造77-80
• 5.5 基線旋轉(zhuǎn)與多幀成像80-84
• 5.5.1 多幀成像方案選擇80-82
• 5.5.2 相位誤差影響消除82-84
• 5.6 一維旋轉(zhuǎn)陣列適用性分析84-86
• 5.6.1 多幀成像方式對(duì)比84-86
• 5.6.2 填充因子權(quán)衡86
• 5.7 本章小結(jié)86-88
• 第6章 針對(duì)含相位誤差復(fù)原圖像的振鈴探測(cè)與消除方法88-102
• 6.1 振鈴效應(yīng)88-91
• 6.2 人類視覺感知特性91-92
• 6.3 結(jié)合視覺感知的振鈴檢測(cè)方法92-95
• 6.3.1 紋理區(qū)92-93
• 6.3.2 振鈴區(qū)93-95
• 6.4 自適應(yīng)雙邊濾波95-96
• 6.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析96-101
• 6.5.1 自適應(yīng)雙邊濾波實(shí)驗(yàn)96-97
• 6.5.2 振鈴探測(cè)與消除實(shí)驗(yàn)97-101
• 6.6 本章小結(jié)101-102
• 第7章 光學(xué)合成孔徑圖像的像素幾何位移分析102-115
• 7.1 仿真成像與復(fù)原結(jié)果的配準(zhǔn)精度102-105
• 7.2 填充因子與陣列結(jié)構(gòu)對(duì)配準(zhǔn)精度的影響105-107
• 7.3 相位誤差對(duì)配準(zhǔn)精度的影響107-112
• 7.3.1 活塞誤差影響107-109
• 7.3.2 傾斜誤差影響109-110
• 7.3.3 精度分析110-112
• 7.4 多孔徑陣列后處理圖像配準(zhǔn)精度實(shí)驗(yàn)112-114
• 7.5 本章小結(jié)114-115
• 第8章 總結(jié)與展望115-117
• 8.1 總結(jié)115-116
• 8.2 展望116-117
• 致謝117-118
• 參考文獻(xiàn)118-125
• 作者簡(jiǎn)歷125

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張樺;基于視覺感知的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究[D];浙江大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：光學(xué)合成孔徑系統(tǒng)成像性能優(yōu)化與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：407818