航天遥感科学技术的发展

简要说明了航天遥感和航天遥感系统的概念和组成,特别对航天光学遥感成像链、成像系统和遥感系统的概念和组成做了论述,重点介绍了航天遥感科学技术的发展现状和发展方向,同时提出了发展我国航天遥感科学技术的若干建议。     

双极性压缩观测光谱成像技术研究

压缩传感突破了 Nyquist-Shannon 采样定理的限制,从随机观测的少量测量值中即可高精度地获取图像,给成像设备的设计带来了巨大变革。压缩传感理论证明可以通过重构恢复获得比焦平面阵列分辨率更高的场景图像。尽管在理论上存在巨大优越性,压缩传感成像系统的物理实现需要考虑一些实际问题。文章围绕压缩传感成像设备进行了研究,提出了一种物理可实现的压缩成像方法,该方法利用双通道观测架构实现压缩成像中的双极性观测,解决了压缩成像理论与实际物理约束不一致的问题。采用多路技术和多膜技术实现大视场观测与多次视场观测,该方法可以单次曝光获取充足的观测值来高精度重构原图像。压缩光谱成像数值仿真实验验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

用于并行压缩感知成像系统的观测矩阵优化算法

压缩感知理论为遥感空间超分辨技术提供了一种新的实现方式。其中观测矩阵决定着压缩感知的采样规则,设计和优化观测矩阵对于保证信号的重构品质具有重要意义。文章在并行压缩感知成像系统的基础上,提出了一种基于列独立性和互相关性的观测矩阵优化算法。算法通过正交三角分解增强观测矩阵的列向量独立性,再通过特征值分解和等角紧框架约束来降低观测矩阵与稀疏矩阵之间的互相关性。同时,文章还提出了一种基于阈值分割的优化方法,将观测矩阵转化为便于硬件实现的二值矩阵,在降低了硬件加工难度的同时,进一步增强了观测矩阵的效果,提高了优化算法的实用性。仿真实验证明,文章提出的优化算法相较于传统优化算法在峰值信噪比方面提升1～2 dB,具有更好地优化效果。     

卫星运动对压缩编码孔径光谱成像的影响

用于遥感光谱成像的光谱成像仪普遍存在信息获取慢、光子收集效率低、信噪比低或焦平面阵列大等问题,另外数据立方体庞大的数据量给数据传输造成了极大压力。为了从根本上解决这些问题,文章提出将压缩编码孔径应用于遥感光谱成像中,即压缩编码孔径遥感光谱成像。文章对卫星平台的俯仰、侧滚和偏航运动进行建模,然后利用此模型对成像过程进行仿真和重建,提高了成像品质。由于运动模型以及压缩编码孔径成像技术的引入,使得遥感光谱图像的压缩在成像过程中完成,从而大大提高了传统焦平面阵列的利用率,减小了数据传输的压力,减小了成像光谱仪的体积、质量与成本。     

一种用于遥感成像系统的压缩感知编码矩阵设计

压缩感知作为突破传统奈奎斯特定理限制的一种信号处理的新途径,近年来受到了诸多研究领域的广泛关注,特别是在遥感成像方面。该理论中,编码矩阵的设计起着非常关键的作用。事实上,原始信号能否被有效压缩,接收端能否将原始信号精确重构,都依赖于编码矩阵设计的优劣。然而,目前常见的编码矩阵普遍不利于硬件的实现,尤其是遥感成像中的采样更是要求计算简单、省电的设备,所以这是影响压缩感知在遥感成像领域推广的主要障碍之一。文章的研究目的是找到一种新的编码矩阵,既有良好的压缩感知采样性能,又有利于针对遥感应用的硬件实现和降低硬件成本。鉴于分块压缩感知在重构时的优势即提升重构速度和品质,提出了基于分块的二级尺度编码矩阵设计,即在第一次分块的基础上再次分块,并以此基础设置编码矩阵。通过实验模拟实际的硬件采样过程,分析所设计编码矩阵的不足之处,并对其进一步优化,使得所搭建的硬件成像平台中对图像采样的数据可以在终端进行高品质的重构。     

强度关联遥感成像技术

过去十多年中,利用光场的量子（或经典）涨落及其关联获取目标图像信息的量子（强度）关联成像技术和基于自适应稀疏结构表象的信号处理技术的不断发展,为图像信息的获取提供了一条可突破传统光学成像技术图像分辨率和图像获取效率理论极限的全新技术途径。文章将概括地介绍这一研究方向,并简要讨论其在遥感领域中的应用前景和需要进一步研究的...     

我国航天可见光摄影系统的进展

系统组成和工作原理 在各类航天遥感系统中,可见光摄影系统是发展最早、最快和应用最广的一种系统。它属于光学摄影被动式成像类,由装载在航天器内的可见光成像遥感器把探测到的目标电磁辐射信息以深浅不同的色调直接记录在感光胶片上或电荷耦合器件上。     

面向星地量子保密通信的高功率连续变量明亮压缩光源研究

具有无条件安全和高速通信潜力的连续变量量子保密通信技术有望成为未来构建天地一体化信息网络的关键技术。首先介绍了基于光学参量放大器的高功率明亮压缩态光场制备技术和实验系统；然后通过理论分析实验结果，优化系统工作参数；最终获得光功率为200 μW，压缩度为10 dB的明亮压缩态光场，为研制工程实用高功率连续变量明亮压缩态光源奠定了基础。     

星载高光谱成像系统发展综述

高光谱遥感技术通过记录地表物体在多个连续波段下的光谱信息,实现高精度的地球观测与分析。为了获取更多地物目标的细节信息,研究人员提出了对高光谱成像系统各项参数指标的新要求,国内外开展了大量相关研究。随着卫星技术的成熟,高光谱遥感平台从最初的机载平台逐渐发展到星载平台,促进了高光谱遥感图像在地质、农林业、环境监测等领域的广泛应用。目前,多数光谱成像系统选用传统的光学器件来实现分光,将计算光学与高光谱遥感结合,有利于集成更紧凑便捷的成像系统。文章首先介绍了高光谱成像系统的主要类型和原理,随后对近30年来典型的星载高光谱成像系统及载荷进行了综述,梳理了典型国内外星载高光谱成像系统的发展现状,并对不同国家成像系统的性能指标进行了对比分析,总结了相应的发展历程,并对未来星载高光谱成像系统的发展作出了展望。     

景物和成像条件对遥感图像品质的影响

遥感图像是遥感数据获取系统的输出,遥感图像的品质表现为遥感图像在完成遥感任务中的应用价值。遥感图像品质由成像链的状态和性能决定。成像链包含景物、成像条件和成像系统的所有组成部分。文章介绍光学遥感情况下,景物和成像条件对遥感图像品质的影响,包括景物特性和成像条件的表征,及其对遥感图像品质影响的分析。同时,指出了针对景物和成像条件,在成像系统设计和运行等方面需注意的问题。     

基于压缩感知理论的合成孔径激光雷达成像算法

合成孔径激光雷达是一种主动式有源激光成像雷达,它具有远高于微波合成孔径雷达的成像分辨率,能够实现对远距离目标的精细成像。由于激光信号的带宽极大,普通的硬件设备难以满足奈奎斯特采样定理的要求。提出一种基于压缩感知理论的合成孔径激光雷达成像算法,该方法利用光外差方法探测回波信号,在此基础上通过对外差信号进行随机采样提取信号中的有效信息,使用正交匹配追踪算法实现对目标高分辨距离像图像的重构,最后结合频率变标算法得到目标的高分辨二维图像。仿真结果表明运用新算法对合成孔径激光雷达的回波信号进行采样,能使用远低于奈奎斯特定理所规定的采样率完成信号采样,并有效压低信号旁瓣,实现对目标的超高分辨成像。
     

反射式紫外天基单镜计算成像系统设计

紫外天基成像是目前对太阳观测的主要手段之一。针对紫外天基遥感对成像系统高分辨、轻量化的需求,开展了紫外天基单镜计算成像系统研究,应用“光学镜面设计”与“计算成像”相结合的思路,通过对球面、六次偶次非球面、十次偶次非球面、Q-type面、Zernike多项式面的天基反射镜成像光学系统设计,以及基于傅里叶叠层超分辨的计算成像分析,验证了该设计方法可在波长135 nm紫外光波段实现5.4°圆视场、分辨能力优于0.11 mm的设计指标。反射式六次偶次非球面具备一定的综合优势。     

高分辨率航天光学遥感器发展新思路研究

简要介绍了高分辨率航天光学遥感器的发展,重点分析了新一代更高分辨率航天光学遥感器所采用的理论基础和发展趋势,指出了传递函数补偿(MTFC)和系统优化设计是高分辨率航天光学遥感器发展的方向之一。     

关于亚像元成像技术几个问题的探讨

综述了国内外关于亚像元成像技术的有关概念 ,就探测器的不同配置方式和不同采样模式的图像数据量和理论空间分辨率的提高倍数进行了分析 ,探讨了传输型遥感系统适用亚像元成像的前提条件 ,并就亚像元技术的实现途径提出了 3种方案。     

MTFC在光学遥感成像系统优化设计中的应用研究

图像处理作为成像链路的重要组成部分，是系统优化设计不得不考虑的一个环节，其中调制传递函数补尝（MTFC）是当今研究的热点，在遥感成像系统优化设计中发挥着重要作用。如果综合应用地面MTFC的能力，对遥感器进行优化设计，则可以大大减轻遥感器的研制难度、节约成本和缩短研制周期。该文对MTFC在光学遥感成像系统优化设计中的应用进行了一些探讨。     

MTFC在光学遥感成像系统优化设计中的应用研究

图像处理作为成像链路的重要组成部分,是系统优化设计不得不考虑的一个环节,其中调制传递函数补尝(MTFC)是当今研究的热点,在遥感成像系统优化设计中发挥着重要作用。如果综合应用地面MTFC的能力,对遥感器进行优化设计,则可以大大减轻遥感器的研制难度、节约成本和缩短研制周期。该文对MTFC在光学遥感成像系统优化设计中的应用进行了一些探讨。     

一种光学遥感成像系统优化设计新方法研究

针对空间光学高分辨率遥感器,既要实现轻小型化,又要获得高品质遥感图像的要求,文章提出一种空间光学遥感成像系统优化设计新方法;综合考虑成像链路各环节因素,采用全面的指标设计和合理的优化设计流程来改进空间光学遥感成像系统的总体指标和成像品质,并显著降低遥感器的研制难度.通过比较全链路优化设计方法和传统设计方法的仿真结果及其...     

月球测图技术发展及其关键技术分析

首先针对国外有关测绘技术和方案,对国际月球探测测绘历程进行概括总结,并针对CCD立体观测、干涉雷达测量、扫描激光测绘等3种主要的测绘方案进行分析比较,继而提出适合我国月球探测目标的三维遥感测绘成像技术途径,并对月球探测器三维遥感数据的信息成像模型进行了分析和阐述,对数据表示、处理和存储进行论述;建议“采用组合CCD相机和成像光谱仪的月球三维遥感”作为我国环月遥感立体测绘的首选方案。