[發明專利]一種凝視衛星面陣CCD相機的MTF在軌檢測方法

有效

• 申請號: 201410286149.0
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104111080B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 王愛春;傅俏燕;閔祥軍;陸書寧;潘志強;李曉進;韓啟金;張學文;劉李;李照洲
• 申請（專利權）人: 中國資源衛星應用中心
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及凝視衛星面陣CCD相機的MTF在軌檢測方法，特別涉及一種地球同步靜止軌道衛星面陣相機的MTF檢測方法。

背景技術

凝視衛星可實時、定點的對視場內發生的現象進行連續的觀測，也可根據用戶需求直接定制連續的觀測，其靈活連續的觀測方式獲得比傳統對地觀測衛星更多的關于“感興趣目標地區”的動態信息。隨著凝視衛星面陣CCD相機的靈敏度和分辨率提高，其獲得的連續高精度的地物空間信息、輻射信息和光譜信息將具有極廣的應用領域，而這些信息的應用價值更大地取決于凝視衛星面陣CCD數據的成像質量。但由于受到衛星發射震動、空間環境變化以及成像過程中光學、探測器和電子學子系統衰減等因素的影響，凝視衛星面陣CCD相機的成像質量會使逐漸退化和衰變，從而降低了凝視衛星面陣CCD相機數據的應用價值。因而，對凝視衛星面陣CCD相機的成像質量評價是十分必要的。

調制傳遞函數(MTF)是評價凝視衛星面陣CCD相機數據質量的一個重要物理參數，它既能客觀地反映一個成像系統的空間頻率特性，又能真實地反映成像系統對不同空間目標的調制傳遞特性，是國際上通行的評價成像質量的方法。目前，針對線陣CCD相機的MTF已經有對比度法、刃邊法和脈沖法等多種在軌檢測方法，但是由于面陣CCD光電接收陣列是受空間和探元耦合影響很大的離散采集器件，其光學傳遞函數(OTF)不滿足線性移不變的前提，使得線陣CCD相機較為成熟的MTF在軌測試方法無法直接應用于凝視衛星面陣CCD相機的MTF在軌檢測。并且由于凝視衛星面陣CCD相機的遙感應用起步較晚，到目前為止，尚未見可查閱的文獻資料中有關這方面的檢測方法。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種凝視衛星面陣CCD相機的MTF在軌檢測方法，解決了背景技術中的凝視衛星面陣CCD相機MTF無在軌檢測的技術問題。

本發明的技術方案是：一種凝視衛星面陣CCD相機的MTF在軌檢測方法，步驟如下：

1)建立點源物分布與像分布之間端對端的點擴散函數模型：

式中，x為點源像元在凝視衛星垂軌方向的位置；y為點源像元在凝視衛星沿軌方向的位置；μ_x為點源像元在x方向的均值；所述的x方向為凝視衛星垂軌方向；μ_y為點源像元在y方向的均值；所述的y方向為凝視衛星沿軌方向；σ_x為點源像元在x方向的標準差；σ_y為點源像元在y方向的標準差；ρ_xy為點源在x方向和y方向的相關系數；

2)根據凝視衛星CCD相機地面分辨率的大小，基于Nyquist采樣定律，在點源布設區進行點源的設計和布設；

21)點源設計：選取黑白方塊靶標作為點源材料；所述的白色方塊靶標和黑色方塊靶標的反射率分別為60％和5％，對比度為12:1；每塊黑色方塊靶標或白色方塊靶標的成像區對應凝視衛星CCD相機的一個像元；

22)點源布設：每個點源由中心為1個白色方塊靶標，四周為多個黑色方塊靶標的矩形或長方形組成，且每個矩形或長方形點源的靶標數目M×N≥5×5；其中M為矩形或長方形的行靶標數，N為矩形或長方形的列靶標數；點源間的距離大于等于5倍的凝視衛星CCD相機地面分辨率；

3)獲取凝視衛星面陣CCD相機過點源區的星地同步成像數據，將該數據轉換為表觀輻亮度數據，并對點源區每個像元的表觀輻亮度數據進行歸一化，得到點源區每個像元的點擴散函數值；

4)對步驟3)獲得的點擴散函數值進行變換，進一步將點源區每個像元的點擴散函數變換整理為矩陣方程的向量表達式，并通過最小范數求解得到面陣CCD相機的點擴散函數參數，即步驟1)點擴散函數模型中的μ_x、μ_y、σ_x、σ_y、ρ_xy；

5)將步驟4)得到的面陣CCD相機點擴散函數參數代入步驟1)中的點擴散函數模型，并對點擴散函數進行傅里葉變換，得到光學傳遞函數；

6)對步驟5)得到的光學傳遞函數取模，即為調制傳遞函數，并以第一個調制傳遞函數值為基準進行歸一化處理，通過坐標變換得到空間任意方向θ上的調制傳遞函數；將空間任意方向θ上Nyquist頻率處的調制傳遞函數值作為凝視衛星面陣CCD相機的MTF指標評價值。

本發明與現有技術相比的優點在于：