空间光学遥感运动模糊仿真方法研究

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1、第31卷第2期2010年4月航天返回与遥感SPACECRAFrrRECOVERY&REMoTESENSING51空问光学遥感运动模糊仿真方法研究齐怀川黄巧林胡永力(北京宅间机电研究所，北京100076)摘要空间光学遥感作为一个动态的成像过程，像物曝光时间内的相对运动必然会导致成像的模糊，因此在遥感成像链路仿真模型中必然要考虑运动模糊的影响。文章将运动类型分为线性运动和简谐运动两种，并且根据成像过程中器件积分时间和简谐运动周期的比值大小将简谐运动分成高频、低频不同情况来处理。文章指出严格意义上运动模糊具有空间

2、移变的性质，最终根据积分时间同简谐运动的频率提出一种TDICCD运动模糊的仿真方法，可为后续全链路仿真提供参考。关键词光学遥感运动模糊空间移变成像链空间相机中图分类号：V411．8文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010)02—0051—06TheStudyabouttheMeansofSimulationfortheMotionBlurredofSpaceOpticalRemoteSensingQiHuaichuanHuangQiaolinHuYongli(BeijingInstituteof

3、SpaceMechanics&Electricity，Beijing101X／76，China)AbstractAsadynamicimaging，therelativemotionsbetweentheimageandtheobjectduringtheexposuretimemustinduceblurring．Asaresult，themotionblurredmustbeconsideredinthesimulationofthewholeimagechainofremotesensinginspa

4、ce．Inthispaperthemotionwas,dividedintotwokinds，onewasthelinearmotion，theotherwasthesinusoidalvibration．Intheanalysisofthesinusoidalvibration．themotionblurredwasspatialvariant．Inthispaperanewmeall8ofmodelingformotionblurredbasedontheratioofintegraltimetoper

5、iodWasputforward．Itw鹅prerequi—sitetoprepareforthesimulationofthewholeimagingchainofremotesensinginspace．KeywordsOpticalremotesensingMotionblurredSpatialvariantImagechainSpacecanlera1引言窄问光学遥感器特别是高分辨率的窄问光学遥感器的总体设计中，运动影响分析是不可或缺的。影响空间光学遥感成像的运动因素有很多，除了推扫、平台抖动外，

6、卫星姿态的不稳定、相机振动等等都影响着最终的成像晶质‘1一引。这些影响因素在运动类型上可归结为儿种简谐运动和线性运动的叠加，因此文章逐一分析了线性运动和简谐运动对运动模糊的影响，为高分辨率空问光学遥感器的全链路运动模糊的建模仿真提供参考。2运动模糊影响的数学分析成像过程中像物曝光时间内的相对运动必然会导致成像的模糊，这种模糊称之为运动模糊。文章将从收稿几期：2010—01—05基金项目：中网空间技术研究院自主研发课题52航天返回与遥感2010年第3l卷运动机理上分析线性运动、低频简谐运动、高频简谐运动等对成

7、像品质的影响。2．1线性运动影响分析如果造成模糊的运动的速度基本恒定或是变化很慢时(相对积分时间来讲)，这种运动可以认为是线性运动。这样在运动方向上的t时间内的像移量(积分过程中像在焦平面上移动的距离)d。可以表示为bJ：d。=Vot，(1)式中％表示线性运动的速率，则线扩散函数LSF可以表示为：LsF(菇)=Iect(x／d。)，(2)式中菇表示运动方向上的坐标值；met表示矩形函数。对上式进行傅里叶变换可以求得MTF(M)=sinc(udm)，(3)』：式表示线性运动模糊的频率域特性。式中Ⅱ表示某方向上

8、空间频率分量。值得指出的是，上述之所以可以方便的进行频域变换和处理是因为线性运动时运动模糊在空间上是移不变的[4-5]。2．2简谐运动模糊影响分析正弦型简谐振动是一种非常典型正弦运动，为了体现一般性，本文将之作为研究对象分析简谐运动的运动模糊特性，实际上空间光学遥感的运动模糊导致因素几乎都可以归结由若干简谐运动叠加来表示。根据运动成像的特点，本文将简谐运动分为高频和低频分别分析，首先是相对积分时间来说振动周期很短