[發明專利]一種基于全鏈路的噪聲分析方法

有效

• 申請號: 201711457504.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108257113B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 姜偉;陳世平;黃巧林;李丹;趙野;藺宇輝;時紅偉;滿益云;趙占平
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種基于全鏈路的噪聲分析方法，包括：調用與遙感成像全鏈路產生的圖像產品相對應的頻域景物統計模型；對所述頻域景物統計模型進行解析，得到用景物標準差表示的亞采樣噪聲總功率；根據預建立的景物均值與景物標準偏差的關系，將用景物均值表示的散彈噪聲總功率，轉換為用景物標準偏差表示的散彈噪聲總功率；將所述用景物標準差表示的亞采樣噪聲總功率與所述用景物標準偏差表示的散彈噪聲總功率之和，作為第一噪聲總功率；基于所述第一噪聲總功率，進行全鏈路的噪聲分析，得到分析結果。通過本發明實現了噪聲的定量化，保證了相機總體設計的圖像質量，并為圖像處理確定了算法和參數。

技術領域

本發明屬于航天光學遙感相機總體設計及圖像技術領域，尤其涉及一種基于全鏈路的噪聲分析方法。

背景技術

在光學遙感成像系統的研制中，用戶往往對成像系統SNR(Signal to NoiseRatio，信噪比)參數進行約束，最常用的是提出在高中低均勻輻亮度情況下的SNR指標，比如最大SNR大于48dB，中等SNR大于37dB，最小SNR大于20dB。

在軌SNR是由成像過程中的許多影響因素決定的，包括光學遙感器探測器噪聲、電路噪聲、景物散彈噪聲、量化噪聲、壓縮噪聲、圖像處理噪聲放大。噪聲的存在造成圖像有用信息的湮沒，目標丟失，信息量降低。

由于國內衛星多追求高MTF(Modulation Transfer Function，調制傳遞函數)設計，造成成像系統的亞采樣，亞采樣造成景物高頻分量混淆到低頻分量，引起虛假目標存在，造成圖像失真。而在航天光學遙感成像相機總體設計中，沒有把亞采樣效果考慮為噪聲，僅有定性的認識，而在總體設計中，了解該量的大小以及在噪聲中的比重是很重要的。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種基于全鏈路的噪聲分析方法，以實現噪聲的定量化，保證相機總體設計的圖像質量，并為圖像處理確定算法和參數。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種基于全鏈路的噪聲分析方法，包括：

調用與遙感成像全鏈路產生的圖像產品相對應的頻域景物統計模型；

對所述頻域景物統計模型進行解析，得到用景物標準差表示的亞采樣噪聲總功率；

根據預建立的景物均值與景物標準偏差的關系，將用景物均值表示的散彈噪聲總功率，轉換為用景物標準偏差表示的散彈噪聲總功率；

將所述用景物標準差表示的亞采樣噪聲總功率與所述用景物標準偏差表示的散彈噪聲總功率之和，作為第一噪聲總功率；

基于所述第一噪聲總功率，進行全鏈路的噪聲分析，得到分析結果。

在上述基于全鏈路的噪聲分析方法中，所述頻域景物統計模型為：帶有空間域的景物標準差的頻域功率譜密度模型。

在上述基于全鏈路的噪聲分析方法中，所述頻域景物統計模型的表達式為：

其中，u,v分別表示二維空間方向上的頻率，μ表示平均空間細節，σ_L表示景物標準差。

在上述基于全鏈路的噪聲分析方法中，所述對所述頻域景物統計模型進行解析，得到用景物標準差表示的亞采樣噪聲總功率，包括：

對所述頻域景物統計模型經過全鏈路MTF傳遞；

對全鏈路MTF傳遞后的景物頻譜進行頻譜復制，得到復制譜；

在頻率軸上以2倍奈奎斯特頻率為步進對復制譜進行平移，并對所有平移后的復制譜進行求和運算，得到亞采樣總頻譜；

對亞采樣總頻譜進行加窗運算，取0到1倍奈奎斯特頻率之間的頻譜；