TDI-CCD在轨成像质量MTF数值模拟

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1、第1期，总第79期国土资源遥感No．1．20092009年3月15日REM0TESENSINGFORLAND＆RESOURCESMar．．2009TDI—CCD在轨成像质量MTF数值模拟邱振戈，岳庆兴，张春玲，周强，贾永红(1．中国测绘科学研究院地理空间信息工程国家测绘局重点实验室，北京100039；2．武汉大学遥感信息工程学院武汉430079；3．中国科学院计算技术研究所国家智能计算机研究开发中心，北京100080；4．河南省测绘局，郑州450003；5．中国国土资源航空物探遥感中心，北京100083)摘要：在研究卫星总体参数对TDI—CCD推扫成像调制传输函数MTF(ModulaTran

2、sferFunction，MTF)影响关系的基础上，提出了一套模拟卫星在轨成像MTF下降的技术方法。通过这套模拟方法，建立了卫星总体参数与在轨成像质量MTF下降之间的关系，为用户根据遥感图像质量MTF指标的需求来确定对卫星主要总体参数的要求提供了分析手段。关键词：CBER一02B星；高分辨率相机；成像数值模拟；图像质量；MTF中图分类号：TP75文献标识码：A文章编号：1001—070X(2009)01—0013—05分析的定量化手段，只有通过生成模拟影像，通过实0引言验的方法来统计验证图像的判读和量测潜力。本文在研究卫星总体参数对TDI—CCD推扫成现代高分辨率卫星的全色相机多采用像MTF

3、影响关系的基础上，提出了如何在TDI—CCDTDI—CCD推扫成像模式，调制传输函数MTF(Mod—在轨成像全链路仿真中完备加入各种MTF下降因ulationTransferFunction)是评价这类卫星影像质量子的技术方法。该模拟方法建立起了卫星总体参数和应用能力的一个重要指标。为了在卫星设计阶段与在轨成像质量MTF下降之间的关系，为用户根据就可以进行应用评价，需要通过卫星成像模拟技术对遥感图像质量MTF指标的需求来确立对卫星主模拟出满足卫星MTF设计指标的图像。模拟技术要总体参数的要求提供了分析手段。中的一项重要工作是真实模拟卫星在轨飞行成像过程中MTF下降情况，并准确真实地反映在模拟

4、图像1成像链路中MTF下降因子分析中。TDI—CCD在轨飞行成像过程中MTF下降分析在卫星研制领域得到广泛研究，所采用的理论是通TDI(TimeDelayandIntegration)是一种能够增过像移分析估计TDI—CCD推扫成像过程中MTF加线扫描传感器灵敏度的技术。TDI在轨成像从物下降，并且通过对分辨率靶板动态成像的物理过程理上可以分解为单行CCD积分成像和多行CCD积进行模拟。分成像积分2个阶段。与卫星研制方不同的是应用领域对卫星影像质单行CCD积分成像实际是单个CCD面元在积量MTF的关注是间接的，或者说MTF只是卫星图分时间内接收光子的累积过程。由于地面在数学上像质量多项指标中

5、的一项。卫星图像的应用潜力受可以看成是个二维曲面，CCD的每个像素可以看成卫星图像多项质量指标的综合影响，这个影响反映是个二维平面，根据微积分原理，可以把连续积分过在人眼对图像的判读和量测2个方面。由于对人类程在时间和空间中离散化成数个点的瞬间成像过程视觉和认知机理研究的脑科学还是当今科学界的重的累加，只要时间空间离散化时的间离足够小，这个大挑战，所以还没有可靠的对人眼判读和量测影响积分的数值解算精度就会足够高。根据这一原理，收稿日期：2008—11—26；修订日期：2009—01一O1基金项目：国家高技术研究发展计划(863)(2006AA12Z134)、国家科技部国际科技合作项目“高分辨

6、率立体测图卫星的地面几何检校联合试验研究(2006DFA71570)、地理空间信息工程国家测绘局重点实验室基金(200704)”、“国土资源部百名优秀青年科技人才计划”及“资源一号卫星02B星数据模拟与国土资源应用潜力评估”联合资助。·14·国土资源遥感2009在如果时间维间离足够小，在精度允许范围内就可以空离散点成像的两层累加过程。如图1所示，两层认为在时间空间中离散点的成像是个静态成像累加过程的影响因子包括卫星飞行轨道、速度、姿态过程。变化率，以及地面数字表面模型(DSM，DigitalSur—按上述分析，TDI成像可以离散化为CCD在时faceMode1)等，因而这些因素都是累加计算参

7、数。图1TDI—CCD成像的离散化计算框架静态MTF的影响因子包括相机实验室静态传件的MTF共同决定的。另外，有其它的一些影响因函MTF和大气MTF。相机实验室静态传函MTF是素，这里归一为相机加工装调因子K。相机实验室由光学系统的MTF、电子学系统的MTF和CCD器静态传函MTF的近似公式为(camera)=(optica1)×K×(CCD)×(electrocircuit)(1)上述TDI—CCD成像的离