基于衛(wèi)星遙感圖像的mtf計(jì)算和分析

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1、碩士論文基于衛(wèi)星遙感圖像的MTF計(jì)算和分析裝置能獲取5m分辨率的全色影像，但是由于其采用了超模式采樣方法，可將地面分辨率提高到2．5m，SPOT-5衛(wèi)星的傳感器系統(tǒng)還集成了3條多光譜波段(G、R、N取)和1條短波紅外(SWIR)線陣CCD探測(cè)器，能分別獲取10m分辨率的多光譜影像和20m分辨率的短波紅外影像。對(duì)這些高分辨率衛(wèi)星遙感器，其在軌成像性能的監(jiān)測(cè)，各國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了較多的研究，己取得了較好的效果。遙感衛(wèi)星上天以前，在地面實(shí)驗(yàn)室階段，采用專門(mén)儀器測(cè)量和計(jì)算其MTF，是目前精度最高、可靠性最好的方法。但是，這種方法只能在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下進(jìn)

2、行，無(wú)法對(duì)在軌運(yùn)行衛(wèi)星遙感器的MTF進(jìn)行計(jì)算。因此，對(duì)于在軌運(yùn)行的衛(wèi)星，只能尋求其它的方法來(lái)計(jì)算MTF了。從國(guó)外的報(bào)道情況來(lái)看，從遙感圖像信息中獲取MTF是較為普遍的做法。利用布設(shè)的地面靶標(biāo)和選取的地面標(biāo)志物在遙感圖像上的成像信息來(lái)計(jì)算MTF，對(duì)于遙感衛(wèi)星的在軌監(jiān)測(cè)，較為方便和可行[24,25婀。其中，代表性的主要有兩類做法：一類是美國(guó)、法國(guó)等采用的用人工布設(shè)的地面靶標(biāo)的方法。這種方法主要是適用于高分辨率的星載遙感器和機(jī)載航拍儀器。另一類是自然地物法，是以美國(guó)為代表的直接利用地面標(biāo)志物，如選用橋梁、機(jī)場(chǎng)等大型的地面靶標(biāo)，從含有這些目標(biāo)

3、的遙感圖像中，直接計(jì)算MTF的方法。該法則比較適合一些中低分辨率的遙感器，而且由于無(wú)需人工布設(shè)地面靶標(biāo)，這種方法能有效地節(jié)省人力、物力、財(cái)力。在國(guó)內(nèi)，針對(duì)我國(guó)相繼發(fā)射的在軌運(yùn)行衛(wèi)星，在其遙感器性能的地面監(jiān)測(cè)方面也做了大量的實(shí)質(zhì)性的工作。如：針對(duì)CCD遙感器相機(jī)，國(guó)內(nèi)主要采用了“樣本對(duì)比法”和“地標(biāo)測(cè)量法”，并且已經(jīng)應(yīng)用到CBERS．02衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)中。樣本對(duì)比法，是用已知MTF的樣本圖像與衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行比較和判讀，從而確定遙感衛(wèi)星的MTF的方法。該方法要求將樣本區(qū)域選擇在地表紋理具有較高空間頻率的地區(qū)。此外，樣本區(qū)域的航空或航天數(shù)據(jù)源

4、的采集時(shí)間，要求與所鍘的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)同步或準(zhǔn)同步，而且需要采用航空多光譜對(duì)樣本區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。該技術(shù)方案雖然可行，但價(jià)格比較昂貴。地標(biāo)測(cè)量法，與上面所提到的國(guó)際上的方法相同，主要也是借鑒國(guó)外的方法。但是，其適用范圍有限，適用于較高分辨率的衛(wèi)星遙感器。比如，對(duì)于CBERS．02衛(wèi)星紅外遙感器，其空間分辨率為78米，若要在地面鋪設(shè)靶標(biāo)將非常龐大，一方面不現(xiàn)實(shí)，另一方面也帶來(lái)人力、物力、財(cái)力的巨大消耗，所以該方法不太適于分辨率過(guò)大的遙感器的MTF的計(jì)算。而自然地物法同樣也是由于其空間分辨率太大，要在衛(wèi)星圖像上針對(duì)標(biāo)志性地物進(jìn)行邊緣或線性地物

5、采樣也存在很大的困難，尤其是邊緣附近的噪聲及其它地物紋理的影響較難排除。對(duì)于這些較低分辨率衛(wèi)星遙感器，有研究者嘗試了這樣一種思路【43】，即：用包括圖像對(duì)比度在內(nèi)的圖像參數(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，反演遙感器的MTF。這種方法不需要人工布設(shè)靶標(biāo)，也不要求遙感圖像中含有邊緣或線性地物信息，計(jì)算MTF非常的方2碩士論文基于衛(wèi)星遙感圖像的MTF計(jì)算和分析便。但是，這種方法的有效性、可信度如何，是否可以推廣等等，還有待更多的研究。1．3本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安捧本文首先闡述了MTF的基本原理，并介紹了基于遙感圖像獲取在軌衛(wèi)星MTF的幾種方法。然后，針

6、對(duì)糨．02系列衛(wèi)星的高分辨率圖像，著重討論和采用了刀刃法和脈沖法計(jì)算MTF，詳細(xì)討論了數(shù)據(jù)的采樣、插值和擬合，以及線擴(kuò)展函數(shù)的提取，并最終獲得MTF。影響MTF的因素很多，本文就各種因素，分別利用合適的實(shí)際衛(wèi)星圖像或常4作靶標(biāo)圖像的方法，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)分析和探討，得出相應(yīng)結(jié)論。全文共分為六章：第一章為引言部分，介紹了本文的研究背景、國(guó)內(nèi)外研究的狀況、和本文主要研究?jī)?nèi)容，以及大致結(jié)構(gòu)安排。第二章；詳細(xì)的介紹了MTF的光學(xué)理論基礎(chǔ)以及MTF下降的物理成因，并闡述了從圖像上計(jì)算MTF方法的基本理論依據(jù)。第三章：首先簡(jiǎn)單介紹了從遙感圖像中計(jì)

7、算MTF幾種不同方法，并根據(jù)計(jì)算MTF的關(guān)鍵所在，著重討論了數(shù)據(jù)的采樣和擬合。第四章：以前面的討論為基礎(chǔ)，選擇實(shí)際的合適的遙感圖像，采用刀刃法和脈沖法計(jì)算MTF。詳細(xì)討論了MTF的具體計(jì)算過(guò)程。第五章：本章對(duì)影響MTF計(jì)算的各種因素分別進(jìn)行了具體實(shí)驗(yàn)和定量的分析，研究不同因素對(duì)MTF計(jì)算的影響情況。第六章：本次研究工作的總結(jié)和進(jìn)一步研究的展望。碩士論文基于衛(wèi)星遙感圖像的MTF計(jì)算和分析2MTF原理近代光學(xué)理論的發(fā)展，證明了光學(xué)系統(tǒng)可以有效地看作一個(gè)空間頻率的濾波器，其成像質(zhì)量可以用星點(diǎn)(后文將作介紹)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后形成的光強(qiáng)分布(即點(diǎn)擴(kuò)散

8、函數(shù)PSF)來(lái)表示，其傅里葉變換結(jié)果的模，即為調(diào)制傳遞函數(shù)MTF，可用于表征系統(tǒng)對(duì)二維空間頻率的響應(yīng)。2．1HTF的基本原理2．1．1llTF定義MTF是ModulationTransferFunction的英文簡(jiǎn)稱，中