提高空间光学遥感器有效分辨率的方法研究

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1、航天返回与遥感第32卷第4期SPACECRAFTRECOVERY&REMOrIESENSING2011年8月提高空问光学遥感器有效分辨率的方法研究王静周峰潘瑜徐丽燕夏德深(1南京理工大学计算机科学与技术学院，南京210094)(2北京空间机电研究所，北京100076)摘要亚像元成像技术是实现相机小型化、提高相机空间分辨率的有效方法。文章介绍了国内外主流的亚像元成像技术。分析了采样方式对标称分辨率及有效分辨率的影响。提出了基于倒易晶胞理论的自适应倒易晶胞用于调整错位频谱的方法，进一步提高了遥感器的有效分辨

2、率。关键词亚像元高模式超模式斜模式采样有效分辨率空间光学遥感器中图分类号：TP751．1文献标识码：A文章编号：1009—8518(2011)o4—0024—06AMethodforImprovingtheEffectiveResolutionofSpaceOpticalRemoteSensorWangJingZhouFeng2PanYuXuLiyanXiaDeshen(ITheSchoolofComputerScienceandTechnology，NanjingUniversityofScience

3、andTechnology，Nanjing210094，China)(2BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractSubpixelimagingtechnologyisastate——of——the——artmethodtoreducethesizeofcameraandim-provethespatialresolution．Thispaperintroducedthemainsubpixelima

4、gingsystemsanddiscussestheresolu-tionunderdifferentsamplingsystems．Onthebasisofreciprocalcell，adaptedreciprocalcellwasusedtocorrectthevicariousspectrumandimprovetheeffectiveresolutionstillfurther．KeywordsSubpixelHigher-modeSuper-modeTiltingsamplingEffect

5、iveresolutionSpaceopticalre—motesensor1引言遥感图像的退化过程受到一系列复杂因素的影响，包括有效载荷运动、光学模糊、系统噪声等。减小相机CCD相邻像元中心距、加长相机焦距、降低卫星轨道高度等是提高遥感图像分辨率最直接的方法。然而由于CCD相机在获取图像的过程中受其固有的传感器阵列像元几何尺寸的限制，图像的空间分辨率不可能无限制提高。如果采用减小像元几何尺寸的办法来提高图像分辨率，由于技术难度很大、费用昂贵而很难实现。1999年，Almansa等讨论了六边形网格的性质

6、，指出六边形采样具有更高的覆盖密度Il】。2002年发射的法国SPOT-5光学遥感卫星首先采用了超模式采样技术，利用两排左右错开半个像元的线阵探测器获取图像，在不改变探测元尺寸情况下，使卫星分辨率由5m提高到2．5m嘲。亚像元采样技术在SPOT-5卫星上的巨大成功给提高遥感图像分辨率的研究带来了新的思路。之后，德国宇航中心研制的红外遥感器(HotSpotRecognitionSensors，HSRS)和莱卡公司研制的数字航空相机ADS40使用了交错排列阵列来实现亚像元采样。国内中国空间技术研究院北京空间

7、机电研究所、中科院遥感所、清华大学、哈尔滨工业大学、南京理工大收稿日期：2011-01—05基金项目：国家自然科学基金(61003108)第4期王静等：提高空间光学遥感器有效分辨率的方法研究25学等科研单位和高校的科技工作者对亚像元采样技术做了大量研究。杨秉新等探讨了采用细分采样技术提高遥感图像分辨率的方法，通过减少积分时间来提升系统的MTF曲线，从而达到提高图像分辨率的目的[51。钱霖提出了一种面阵CCD成像的对角线错位合成方法，将两幅沿对角线方向错位采集的CCD图像叠加成一幅合成图像，合成图像的分辨

8、率提高到原来的1．4倍[61。周春平等用计算机仿真的方法探讨了类“超模式”采样提高分辨率的理论方法研究，采用星上硬件与地面图像处理软件相结合的方法来提高卫星图像的空间分辨率l71周峰等提出了单线阵斜模式采样及超模式斜采样，通过将线阵探测器倾斜45。并改变积分时间采样．达到提高分辨率的目的【01。本文介绍了高模式采样、超模式采样、六边形采样及斜模式采样等亚像元采样技术，并分析其对应的空间分辨率。同时，由于采样时不可避免会带来混叠及噪声的影响，