地球静止轨道凝视成像系统分时积分稳像技术验证.pdf

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1、第34卷光学学报光学前沿——信息光学2014年9月ACTAOPTICASINICA专刊地球静止轨道凝视成像系统分时积分稳像技术验证陶／J、平(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要针对地球静止轨道卫星平台面阵凝视成像系统由于平台振动引起的图像模糊问题，提出了基于分时积分亚像元融合的方法来削弱平台颤振引起的图像模糊，提高景物辨识度；设计并搭建了二维振动平台；利用高速图像采集系统采集不同曝光时间条件下、不同振幅、不同频率振动的序列图像；使用基于能量区域质心法的相位相关法进行亚像元图像配准，计算每帧

2、图像相对偏移量，与二维振动平台中的光栅尺位移传感器数据进行对比，验证了配准算法精度优于0．1pixel；选择清晰度满足要求的多帧短曝光时间图像进行亚像元融合。与长曝光时间图像对比，融合图像清晰度更高，而信噪比与长曝光图像相当，验证了分时积分亚像元融合法对颤振模糊的抑制作用，具备卫星平台应用的基础。关键词成像系统；遥感；地球静止轨道；振动抑制；图像配准；图像融合中图分类号TP751．1文献标识码Adoi：10．3788／A0S2O1434．sl11002TechnologyofVibrationSuppressionBas

3、edonMultipleIntegrationforStaringImagingSysteminGeostati0naryOrbitTaoXiaoping(ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun，Jilin130033，China)AbstractImagescapturedbythestaringimagingsystemingeostationaryorbitusuallyemergeb

4、lurbecauseofthesatellitevibrationintheexposuretime．Toeliminatethemotionblurdegradation，thepaperproposestocapturemultipleshort—exposureimagesandfusethemonsub—pixelscaleinstead．Imagesequenceswithdifferentconditionsarecapturedbyahigh—speedcamera，cooperatedwithavibra

5、tionsimulationsystem．Thesub-pixeldisplacementsbetweenthedifferentframesestimatedbyimageregistrationalgorithmarecomparedwiththemotiondatameasuredbythelinearencoder．Experimentalresultsindicatethatthealgorithmprecisionisbetterthan0．1pixe1．Severalsharpestshort-exposu

6、reframesarechoseforsub-pixelimagefusion．Comparedwiththelong—exposureimage，themotionblurinthefusionimageisweakened．Itprovesthatthemethodofmultipleintegrationandsub—pixelimagefusionispowerfulofvibrationsuppressionforstaringimagingsystemingeostationaryorbit．Keywords

7、imagingsystems；remotesensing；geostationaryorbit；vibrationsuppression；imageregistration；imagefusionOCIScodes10O．2000：110．4153：110．41551引言是各卫星平台成像系统所共同追求的目标。其中，重访率由卫星轨道所决定；幅宽则由轨道高度、成像近年来，基于天基卫星平台的对地遥感观测技术应用日趋广泛，在全球气候与自然灾害监测，海冰系统焦距和视场角共同决定；而遥感图像地面分辨率除了受到轨道高度、成像系统焦距和

8、成像传感器与海岸线变更监测，农、林、渔业资源监管、城市规划、国防安全等方面都发挥了举足轻重的作用。更像元尺寸的约束外，还受限于光学系统成像质量，以及图像采集曝光周期内的环境工况，如大气湍流、平高的地面分辨率(GSD)、更大的幅宽、更快的重访率收稿日期：2013-09—01；收到修改稿日期：2013—10—01基金项目