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。     

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...     

关于星载光学遥感相机信噪比指标的讨论

星载光学遥感相机信噪比是仪器的一个非常重要的性能指标,信噪比的大小对测绘高程定位精度有很大影响。文章通过计算机仿真实验定量研究了光学遥感相机信噪比与测绘卫星高程定位精度之间的关系,包括三维地物模型建立与模拟成像、特征点提取与匹配、高程值计算等。实验结果表明在计算机仿真得到的理想图像中,当图像调制传递函数值为0.15时,信噪比应大于35dB才能满足测绘高程定位精度的要求。考虑到遥感相机在轨运行时大气和真实场景的影响,光学遥感相机信噪比应大于40dB。     

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。     

国外光学遥感成像系统仿真软件发展综述与思考

光学遥感系统仿真是一个复杂的系统工程,涉及多个交叉学科领域。遥感成像仿真需要严格按照成像的物理过程进行模拟,对各关键环节建立精确的模型,设计标准化的技术流程,最终完成基于地学、光学、大气科学、电子学、传感器设计等多学科和多技术领域交叉融合的系统集成。文章通过广泛调研国外光学遥感仿真软件的应用和发展现状,比较3种典型仿真软件的设计框架和技术路线,分析其发展趋势,为自主研发的光学遥感仿真模拟软件提供借鉴。     

一种新型超大视场小畸变光学系统

光学遥感器正朝着高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、大视场等方向发展。在传统空间遥感系统的研制过程中,分辨率与大视场互为矛盾,但在某些场合下,不仅需要图像具有较高的分辨率,而且需要具有较大的视场。解决这一矛盾对空间光学的发展具有积极作用。文章介绍了一种新型多尺度单心光学系统,从其设计原理出发,给出了一个多尺度单心光学系统的设计实例。经验证该系统能够实现大视场,像面照度均匀、畸变小,全视场具有一致分辨率,无需扫描即可获取大视场图像。文章介绍的这种成像系统结构对未来超大视场高分辨率空间遥感器的设计提供了参考。     

面向制造的复杂光学遥感器全三维设计

文章以数字化技术为依托,针对复杂空间光学遥感器传统研制模式存在的具体问题,利用基于模型的设计制造信息化技术,介绍了一种面向制造的光学遥感器三维数字化设计方法,通过对三维设计软件定制开发,搭建了一套用于光学遥感器数字化设计的系统。文章详细地介绍了遥感器数字化设计的具体流程和数字化模型体系,规定了光学、结构、热控、总体等多专业数字化接口定义原则及数字化设计的分工。经型号应用验证表明:使用面向光学遥感器的全三维的数字化设计系统可以有效提升光学遥感器研制效率。该方法是复杂光学遥感器研制能力提升的一个重要手段。     

遥感图像MTF复原国内研究现状

遥感成像过程受到大气、成像系统中的光学、探测器和电子器件、卫星平台的运动等影响,引起成像退化,造成图像模糊,降低了像质。图像恢复技术可以改善像质,提高图像信息解译能力。文章简单介绍了遥感图像MTF退化原因,分析了中国相关技术发展现状。在此基础上,介绍了作者的研究成果,其特点是通过获取点扩散函数从而得到遥感图像的调制传递函数（MTF）。实验结果表明,该方法实用可行,MTF图像恢复技术可以明显地提高遥感像质,增强图像的高频部分,使图像易于判读解译。     

星载光学遥感相机标准体系建设研究

从航天工程总体的角度对星载光学遥感相机在指标体系、产品设计、产品测试及试验等方面的标准需求进行分析,在此基础上规划星载光学遥感相机标准体系的框架,提出标准项目清单。     

航天光学采样成像系统MTF的优化设计与MTFC

简要介绍了成像链、成像系统和遥感系统的概念；对像质和像质差异的表征和度量、成像系统性能的表征等予以说明；重点探讨航天光学采样成像系统MTF的优化设计与MTFC问题，并给出讨论结果。     

航天光学采样成像系统MTF的优化设计与MTFC

简要介绍了成像链、成像系统和遥感系统的概念;对像质和像质差异的表征和度量、成像系统性能的表征等予以说明;重点探讨航天光学采样成像系统MTF的优化设计与MTFC问题,并给出讨论结果。     

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。     

光学稳像系统颤振抑制性能的分析与设计

光学稳定成像方法是一种用于隔离视轴颤振对成像质量影响的综合处理技术,它结合传统光学与反馈控制理论,通过闭环控制系统驱动在光成像通路内的动态校正机构补偿探测视轴与成像焦面间的相对运动,进而有效提升成像质量。文章首先建立了光学稳像系统的回路模型,并在此基础上,根据控制系统稳定性判据导出了颤振抑制函数的设计约束,分析了像移测量延时特性、测量精度特性及校正机构动态性能对颤振抑制带宽的影响。文章进一步给出了一种光学稳像系统颤振抑制带宽的设计方法,该方法针对视轴颤振的功率谱密度、像移探测性能和光机校正机构的动态性能完成了颤振抑制带宽的优化,从而可最小化颤振补偿残差。最后通过试验验证了文中分析结论和设计方法的有效性。     

空间红外推扫成像系统探测器光学拼接方法

高分辨率、大视场成像是空间光学遥感器发展的重要方向之一;针对红外成像系统的特点,文章提出了一种基于像方远心光路主光学系统与物方远心光路中继透镜组相结合,在主光学系统像面处通过反射镜分视场实现多探测器组件光学拼接的方法;在此基础上对影响成像系统可实现性的关键问题进行了分析,并给出了解决途径;最后针对大幅宽成像应用需求,给出了光学拼接实现推扫成像的实例。     

大口径甚高分辨率空间光学遥感器技术途径探讨

增长焦距、加大口径是提高空间光学遥感器空间分辨率的主要手段，但焦距和口径的增大意味着遥感器体积、研制难度和制造成本的骤增。要达到可见光甚高分辨率，采用传统的设计思想和制造工艺已无法实现，更何况体积和质量巨大也难以发射。本文介绍和分析了几种解决大口径系统的方案，包括：分块可展开成像系统、稀疏孔径系统和干涉成像系统。     

空间遥感智能载荷及其关键技术

针对空间对地遥感观测任务对遥感器高分辨率和灵活性的需求,文章提出并介绍了智能空间光学载荷技术。所研制的新型载荷系统的设计思想是将微型高精度星敏感器、MEMS陀螺仪、高分辨率光学相机进行一体化设计,全面提高在轨成像时相机姿态实时性测量精度及各组件数据深耦合性。应用实时定姿定位、动态像速匹配及像差追踪校正,图像非盲反卷积等自主研究开发的最新理论和技术成果,实现遥感器在轨智能化高分辨率成像。根据智能载荷的技术特点开展了相关原理样机标定和测试技术的研究。     

光学遥感压缩成像技术

基于Shannon采样定理的传统信息获取系统在高空间、时间和谱分辨率及系统其它性能上存在难以突破的瓶颈,压缩采样理论为提升航天遥感信息获取能力提供了新的思路。基于压缩采样理论的成像技术（压缩成像）将采样、压缩和数据处理3个过程完美的结合在一起,避免了传统遥感成像系统“先采样再压缩”方式带来的传感器和计算资源浪费,是未来光学遥感极具潜力的成像方式。文章在简要介绍压缩采样基本理论的基础上,总结和分析了国际上目前提出的光学压缩成像系统原型,设计开展了3组压缩成像物理实验,特别结合航天遥感需求设计了推扫式压缩成像方案,实验结果验证了压缩采样的基本原理,并为未来光学遥感压缩成像系统的设计提供了借鉴。     

基于维纳滤波和综合评价因子的遥感图像复原

在光学遥感相机成像过程中,会有诸多因素导致遥感图像的退化.维纳滤波是一种应用广泛的光学遥感图像复原方法.为了克服传统的维纳滤波方法中功率谱难以计算的问题,提出了一种基于改进维纳滤波和综合评价因子的遥感图像半盲复原算法.该算法采用维纳滤波进行退化图像的复原,并采用直线运动方法估算图像的退化函数.维纳滤波所需的功率谱比采用迭代方法计算,而迭代的依据为综合评价因子.该评价因子集成了标准差、对比度和空间频率三种无参考质量评价方法.为了进一步提高遥感图像质量,采用BM3D方法对维纳滤波复原后的图像进行二次降噪处理.实验表明,基于改进维纳滤波和综合评价因子的遥感图像复原算法能够取得良好的光学遥感图像复原的效果,而且处理时间能够控制在可接受的范围内.     

高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统设计

针对高空间分辨率、高光谱分辨率和大幅宽成像的遥感应用需求,提出了高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪技术方案,分析确定了成像光谱仪光学系统指标,设计了空间成像光学系统和光谱成像光学系统。空间成像光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案,实现了大视场、大相对孔径像方远心设计,系统相对畸变小于0.02%;光谱成像光学系统的狭缝长度超过90mm,采用新型离轴透镜补偿型Offner设计方案,实现了长狭缝高保真光谱成像设计,谱线弯曲和色畸变均小于1/10像元尺寸。设计结果表明,高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统简单紧凑,成像品质接近系统衍射极限,满足星载高光谱对地成像的数据应用要求。     

敏捷光学卫星自主任务管理系统关键技术分析

针对敏捷光学卫星单轨任务数多,成像模式复杂,应急任务响应速度要求快的特点,提出了一种自主任务管理系统分层架构设计,采用分层递进、逐步细化的方式,便于系统模块化设计和有效降低软件实现的复杂度。文章研究了任务规划与应急重规划、积分时间实时计算、任务执行自主监控3项关键技术,基于此研究成果设计的自主任务管理系统已应用于某敏捷遥感卫星平台,试验结果表明:星上使用自主任务管理系统后,支持成像任务数量提升了5倍,可以有效满足我国后续新型遥感卫星的任务需求。