超模式采样在资源红外相机中的应用研究

介绍了超模式采样的研究背景和成像概念 ,在此基础上提出了超模式采样应用于资源红外相机B9谱段的方案 ,设计了资源红外相机B9谱段的超模式采样探测器焦平面组件 ,并就工程实现设计了实验原理图和相关的实验步骤。     

中巴地球资源卫星

介绍中巴地球资源卫星概况及与国外同类卫星的比较。描述五谱段CCD相机和四谱段红外扫描仪等有效载荷，扼要介绍卫星的公用服务平台各分系统和在轨测试性能，提出后继星设计的报导原则，更好地适应用户需求。     

资源一号卫星的红外相机和CCD相机

于１９９９年１０月１４日首次发射并成功入轨的、中国和巴西联合研制的资源一号卫星携带了３台遥感器：中国研制的可见光－红外线多光谱扫描仪（简称“红外相机”）和ＣＣＤ（电荷耦合器件）相机及巴西研制的宽视场成像仪。本文简要介绍红外相机和ＣＣＤ相机的具体组成和主要性能。红外相机资源一号卫星的红外相机是一种采用光学－机械扫描方式工作的线成像装置。该相机的工作谱段有４个：一个在全色谱段，波长为０．５０～０．９０微米；两个在近红外谱段，波长分别为１．５５～１．７５微米和２．０８～２．３５微米；一个在远红外谱段，…     

中巴地球资源卫星

介绍中巴地球资源卫星概况及与国外同类卫星的比较。描述五谱段CCD相机和四谱段红外扫描仪等有效载荷。扼要介绍卫星的公用服务平台各分系统和在轨测试性能。提出后继星设计的指导原则,更好地适应用户需求。     

提高航天传输型CCD相机地面像元分辨率方法研究

文章首先对空间传输型遥感相机提高像元分辨率的几种常规和非常规方法做了简介,在分析这些方法的优缺点以及以采样定理为依据分析我国现有CCD相机光学截止频率和CCD采样频率存在的矛盾的基础上探讨了高模式采样技术和超模式采样技术,经过比较这两种采样模式,认为超模式采样技术更具有工程可行性和优越性。然后对超模式采样计算机图像仿真结果进行了分析。     

“高分四号”卫星凝视相机的技术特点

"高分四号"卫星凝视相机具有高时间分辨率、较高空间分辨率和较大成像幅宽的特点。它包含可见光近红外(VNIR)通道和中波红外(MWIR)通道,VNIR通道有5个谱段,MWIR通道有1个谱段,具备昼夜成像能力。相机光学系统为折反射系统,采用分色片实现VNIR与MWIR谱段分离,利用旋转滤光轮将入射VNIR辐射分成5个谱段。VNIR焦面组件采用全局电子快门CMOS面阵探测器;MWIR焦面采用HgCdTe面阵探测器,由脉冲管制冷机制冷到80K。MWIR谱段采用两个黑体进行星上定标。基于用户需求和地球静止轨道环境开展了相机与卫星平台一体化设计、光学系统力学和热学稳定性设计、微振动抑制设计、活动机构长寿命高可靠性设计。     

超模式斜采样遥感图像超分辨复原方法

超模式斜采样成像技术通过将两排探测器阵列倾斜成像提高相机空间分辨率。由于不满足香农采样定理．图像中出现混叠。为了降低混叠对遥感图像超分辨复原的影响,文章提出了一种结合最佳倒易晶胞的超分辨复原方法。该方法根据超模式斜采样频域对偶网格建立相应的混叠模型．通过权重函数衡量噪声和混叠在频谱中的分布,得到噪声、混叠最小最佳倒易晶胞;并基于Huber—MRF（Markov Random Field）图像先验模型建立了耦合最佳倒易晶胞的MAP（Maximuma Posterior）超分辨复原模型。实验表明,该方法降低了超模式斜采样成像中混叠对复原的影响,获得了良好的超分辨复原效果。     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验，该传感器使用离轴３镜反射光学元件作为成像光学元件，使用分光镜划分谱段。离轴３镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率的无遮挡现场。３镜式像散透镜由２个非球面镜和一个球面镜组成，设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为３个可见光谱段、１个近红外谱段、１个中波红外谱段、１个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。ＣＣＤ探测器上具有１００     

“高分四号”卫星大面阵红外相机视频处理电路的FPGA设计

"高分四号"卫星填补了多项国内外的技术空白,其搭载的红外相机首次实现了大面阵红外探测器成像,并展示了高品质的大面阵红外成像能力。文章以高可靠性,高信噪比,小型化的大面阵红外相机视频处理电路为目标,从FPGA(Field Programmable Gate Array)设计角度给出设计思路和技术方案。首先,分析了大面阵红外探测器、设备工作环境与小型化、信号采样精度、高速串行数据传输等技术特点与难点。其次,给出设计思路和技术方案,包括使用时钟管理芯片进行时钟网络设计,提高了信号采样精度并提高了高速串行数据传输的可靠性;使用在轨信号处理实现通道不一致性校正,提高了图像的信噪比;使用电子限流器防止器件的单粒子栓锁,提高了器件的工作可靠性;使用一块FPGA实现焦面控制、信号处理、工程数据处理、外围芯片控制等全部功能,实现了设备的小型化与轻量化;地面进行了自适应像元校正与可编程盲元替换实验,为后续型号在轨应用提供了技术储备。最后,从红外相机外景成像效果可以看到,设计思路和技术方案可行且满足任务要求。     

环境减灾-1B卫星红外相机的研制

红外相机是环境减灾-1B卫星上的主要载荷之一,具有近红外、短波红外、中波红外和长波红外4个探测谱段,幅宽720km、地面像元分辨率150m/300m,主要用于自然灾害、环境污染等的监测、预报、评估.红外相机的研制中,解决了高精度双面镜扫描及其定标、弱信号高增益放大及载荷轻小型化等关键技术,成功应用了多元红外探测器和空间斯特林制冷技术,中波红外和长波红外通道共用一个光路,集成到一个焦面上,由同一台斯特林制冷机制冷.其中中波红外和长波红外通道相结合,具有200～500K的大动态范围,提高了对地物热特性和火灾监测的能力.自2008年9月卫星发射以来,红外相机运行稳定,各项指标达到了研制要求,在雪灾、旱灾、火灾和秸秆焚烧、水体污染等环境灾害监测方面有较高的应用价值,已分别纳入到民政部和环保部的卫星减灾、环境监测业务化系统.     

多谱段光学遥感探测器配准误差分析

多光谱相机获取的同一目标在不同谱段图像中几何位置不同,造成了多谱段图像配准误差。而多谱段图像谱段配准问题是制约卫星数据规模化与产业化应用的重要因素之一。文章针对常见的同一光学系统多光谱成像模式,建立多谱段探测器配准误差模型,从空间相机设计角度考虑,仅考虑图像之间的位置关系,分别分析延时成像及非延时成像时造成谱段配准误差的因素,以及各因素对多谱段图像配准的影响。多谱段图像配准误差无延时成像时与各谱段像主点观测精度有关,延时成像时像主点位置观测精度和姿态指向精度影响较大,卫星速度观测精度影响较小。最后根据地面图像处理配准误差要求,仿真分析得出各引起配准误差因素的指标要求,可以为多光谱遥感器的设计和应用提供参考。     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验,该传感器使用离轴3镜反射光学元件作为成像光学元件,使用分光镜划分谱段。离轴3镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率高的无遮挡视场。3镜式像散透镜由2个非球面镜和一个球面镜组成,设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为3个可见光谱段、1个近红外谱段、1个中波红外谱段、1个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。CCD探测器上具有10000个元件用于可见光和近红外谱段,碲镉汞(HgCdTe)线列上具有960个元件用于中波红外和长波红外谱段。 试验结果表明这种多光谱传感器达到了设计目标,具有宽的光谱谱段(0.4～10μm),可见光、近红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为10μrad,在中波红外、长波红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为100μrad。所有谱段在尼奎斯特频率时视场中心总的MTF高于0.3。     

传输型光学遥感器斜模式采样新方法研究

文章介绍了实现超模式采样焦平面3种解决方案面临的技术难点，为避开器件问题提出了一种新的斜模式采样方法。以任意两维周期采样理论为基础分析了斜模式采样技术的物理原理，并通过实验手段验证了斜模式采样技术的可行性。试验结果表明：改变探测器推扫方向的采样间距符模式采样技术可以提高传输型光学遥感器图像的空间分辨率，该技术相对于超模式采样技术，工程实现上要简单。     

“高分五号”卫星可见短波红外高光谱相机的研制

可见短波红外高光谱相机是"高分五号"卫星上的主载荷之一,由中国科学院上海技术物理研究所研制,以60km幅宽、30m的地面分辨率和5~10nm的光谱分辨率,同时获取地物在400~2 500nm范围内共330个连续谱段的空间信息和光谱信息。相机在可见近红外谱段(0.4~1.0μm)的光谱分辨率约为5nm,短波红外谱段(1.0~2.5μm)约为10nm。高光谱相机将能够解决遥感应用中的许多关键科学问题,诸如生态、环境监测、国土资源和地质矿产调查,以及灾害监测,农、林、牧业精细作业,城市规划等遥感应用。高光谱相机是中国首个采用凸面光栅分光的卫星载荷。与Hyperion上的仪器相比,高光谱相机信噪比更高(3~4倍),地面覆盖更宽(约8倍),谱段数更多(多100多个)。此外,高光谱相机的综合性能指标与未来5–10年国际上要发射的高光谱相机相当。     

传输型光学遥感器超模式斜采样新方法研究

文章简要介绍了超模式和斜模式采样的概念，结合超模式采样技术和斜模式采样技术，提出了一种新的传输型光学遥感器的采样方法，即超模式斜采样，该方法充分发挥了超模式和斜模式采样的优占、，在图像信噪比保持不变的情况下，地面采样间距大大缩短，遥感图像的空间分辨率可以大大提高。     

航天光学遥感仪器

文中介绍了被动遥感光学仪器的光学设计，主要是星载多谱段相机和成像光谱仪的设计。讨论了过去１０年中这类仪器所彩的主要主要设计和未来成像光谱仪的设计方案。     

空间红外望远镜(SIRTF)

文章介绍了空间红外望远镜装置SIRTF(SpaceInfraredTelescopeFacility)的用途 ,详细介绍了SIRTF上携带的低温望远镜装置CTA(CryogenicTelescopeAssembly)和 3台成像仪器 :红外阵列相机IRAC(In fraredArrayCamera)、红外光谱仪IRS(InfraredSpectrogram)和多谱段成像分光计MIPS(MultibandImagingPho tometerforSIRTF)。     

中国海洋一号卫星技术方案

中国海洋一号卫星是一颗观测海洋水色和水温的试验业务卫星,有效载荷配置有十谱段水色扫描仪和四谱段CCD相机,与风云一号卫星采用一箭双星发射。卫星设计采用了CAST968小卫星平台技术。本文介绍卫星技术方案,内容包括技术指标、轨道、系统组成、工作模式,突出了卫星的技术特点。     

空间红外望远镜（SIRTF）

文章介绍了空间红外望远镜装置SIRTF（Space Infrared Telescope Facility)的用途。详细介绍了SIRTF上携带的低温望远镜装置CTA（Cryogenic Telescope Assembly)和3台成像仪器；红外阵列相机IRAC（In-frared Array Camera）、红外光谱仪IRS（Infrared Spectrogram)和多谱段成像分光计MIPS（Multiband Imaging Pho-tometer for SIRTF)。     

光学线阵相机在轨几何定标平台设计与实现

文章采用一种基于探元指向角和相机安装角的星载线阵相机在轨几何定标模型,设计了适合于不同几何成像特点的在轨几何定标模式和流程,并对定标过程中的关键技术环节进行了分析说明。在此基础上设计并实现了星载线阵相机在轨几何定标软件,最后选择资源系列卫星数据,利用软件进行了实验验证。实验结果表明,设计和实现的多个模式定标软件能高效、高精度地完成多星、多相机的在轨几何定标任务,具有兼容多模式定标要求、可扩展至其他卫星型号的特点,能够作为统一的在轨几何定标软件平台。