基于卫星遥感图像的mtf计算和分析

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1、硕士论文基于卫星遥感图像的MTF计算和分析装置能获取5m分辨率的全色影像，但是由于其采用了超模式采样方法，可将地面分辨率提高到2．5m，SPOT-5卫星的传感器系统还集成了3条多光谱波段(G、R、N取)和1条短波红外(SWIR)线阵CCD探测器，能分别获取10m分辨率的多光谱影像和20m分辨率的短波红外影像。对这些高分辨率卫星遥感器，其在轨成像性能的监测，各国已经进行了较多的研究，己取得了较好的效果。遥感卫星上天以前，在地面实验室阶段，采用专门仪器测量和计算其MTF，是目前精度最高、可靠性最好的方法。但是，这种方法只能在实验室状态下进

2、行，无法对在轨运行卫星遥感器的MTF进行计算。因此，对于在轨运行的卫星，只能寻求其它的方法来计算MTF了。从国外的报道情况来看，从遥感图像信息中获取MTF是较为普遍的做法。利用布设的地面靶标和选取的地面标志物在遥感图像上的成像信息来计算MTF，对于遥感卫星的在轨监测，较为方便和可行[24,25婀。其中，代表性的主要有两类做法：一类是美国、法国等采用的用人工布设的地面靶标的方法。这种方法主要是适用于高分辨率的星载遥感器和机载航拍仪器。另一类是自然地物法，是以美国为代表的直接利用地面标志物，如选用桥梁、机场等大型的地面靶标，从含有这些目标

3、的遥感图像中，直接计算MTF的方法。该法则比较适合一些中低分辨率的遥感器，而且由于无需人工布设地面靶标，这种方法能有效地节省人力、物力、财力。在国内，针对我国相继发射的在轨运行卫星，在其遥感器性能的地面监测方面也做了大量的实质性的工作。如：针对CCD遥感器相机，国内主要采用了“样本对比法”和“地标测量法”，并且已经应用到CBERS．02卫星的监测中。样本对比法，是用已知MTF的样本图像与卫星遥感图像进行比较和判读，从而确定遥感卫星的MTF的方法。该方法要求将样本区域选择在地表纹理具有较高空间频率的地区。此外，样本区域的航空或航天数据源

4、的采集时间，要求与所铡的卫星图像数据同步或准同步，而且需要采用航空多光谱对样本区进行数据采集。该技术方案虽然可行，但价格比较昂贵。地标测量法，与上面所提到的国际上的方法相同，主要也是借鉴国外的方法。但是，其适用范围有限，适用于较高分辨率的卫星遥感器。比如，对于CBERS．02卫星红外遥感器，其空间分辨率为78米，若要在地面铺设靶标将非常庞大，一方面不现实，另一方面也带来人力、物力、财力的巨大消耗，所以该方法不太适于分辨率过大的遥感器的MTF的计算。而自然地物法同样也是由于其空间分辨率太大，要在卫星图像上针对标志性地物进行边缘或线性地物

5、采样也存在很大的困难，尤其是边缘附近的噪声及其它地物纹理的影响较难排除。对于这些较低分辨率卫星遥感器，有研究者尝试了这样一种思路【43】，即：用包括图像对比度在内的图像参数来进行数学建模，反演遥感器的MTF。这种方法不需要人工布设靶标，也不要求遥感图像中含有边缘或线性地物信息，计算MTF非常的方2硕士论文基于卫星遥感图像的MTF计算和分析便。但是，这种方法的有效性、可信度如何，是否可以推广等等，还有待更多的研究。1．3本文的主要研究内容和结构安捧本文首先阐述了MTF的基本原理，并介绍了基于遥感图像获取在轨卫星MTF的几种方法。然后，针

6、对糨．02系列卫星的高分辨率图像，着重讨论和采用了刀刃法和脉冲法计算MTF，详细讨论了数据的采样、插值和拟合，以及线扩展函数的提取，并最终获得MTF。影响MTF的因素很多，本文就各种因素，分别利用合适的实际卫星图像或常4作靶标图像的方法，进行了大量的实验分析和探讨，得出相应结论。全文共分为六章：第一章为引言部分，介绍了本文的研究背景、国内外研究的状况、和本文主要研究内容，以及大致结构安排。第二章；详细的介绍了MTF的光学理论基础以及MTF下降的物理成因，并阐述了从图像上计算MTF方法的基本理论依据。第三章：首先简单介绍了从遥感图像中计

7、算MTF几种不同方法，并根据计算MTF的关键所在，着重讨论了数据的采样和拟合。第四章：以前面的讨论为基础，选择实际的合适的遥感图像，采用刀刃法和脉冲法计算MTF。详细讨论了MTF的具体计算过程。第五章：本章对影响MTF计算的各种因素分别进行了具体实验和定量的分析，研究不同因素对MTF计算的影响情况。第六章：本次研究工作的总结和进一步研究的展望。硕士论文基于卫星遥感图像的MTF计算和分析2MTF原理近代光学理论的发展，证明了光学系统可以有效地看作一个空间频率的滤波器，其成像质量可以用星点(后文将作介绍)经过系统后形成的光强分布(即点扩散

8、函数PSF)来表示，其傅里叶变换结果的模，即为调制传递函数MTF，可用于表征系统对二维空间频率的响应。2．1HTF的基本原理2．1．1llTF定义MTF是ModulationTransferFunction的英文简称，中