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非规则采样光学遥感图像复原方法研究

作　者: 李立源
导　师: 张伟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 光学遥感图像复原非规则采样卫星振动
分类号: TP751
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

对于以推扫方式完成图像采集工作的光学遥感成像系统而言，由于系统角振动的影响，其所成图像往往存在非规则几何畸变。随着TDICCD积分级数以及成像系统分辨率的逐步提升，这种畸变对图像造成的影响已不容忽略。鉴于现阶段卫星平台控制精度的限制，为了满足高分辨率光学遥感成像技术发展的需求，本文通过对卫星角振动以及光学遥感成像模型的研究，提出了包含非规则几何畸变校正在内的光学遥感图像复原方法。仿真结果表明，该方法能够有效地提升图像质量，并具有较高的运算效率。本论文主要研究内容如下：1.卫星振动及其对光学遥感成像影响研究。通过对卫星振动的振动源、振动模式以及频率分布特性的分析，建立卫星振动的模型，并对模型相关参数的获取方法进行探讨。在此基础上，结合TDICCD的工作原理，分析振动引起的成像系统像移及其影响。2.非规则采样光学遥感图像成像模型研究。根据退化现象的不同为振动对图像造成的影响进行分类，并分别建立退化模型，进而利用理论分析以及仿真的方法深入研究不同程度系统振动对光学遥感成像的影响。而后，结合对遥感成像链路中其他退化因素的分析，建立包含振动影响在内的光学遥感成像模型。3.非规则采样光学遥感图像复原方法。通过对探测器非规则采样的分析，提出图像畸变校正的问题。在此基础上，根据光学遥感成像的实际情况，引入模糊与噪声，将其扩展非规则采样光学遥感图像的复原问题，并利用相关数学手段实现复原问题的求解。4.仿真分析与评价。从部分与整体两个方面出分别对复原图像的像质进行评价。其中包括对不同退化现象的去除（抑制）效果、算法的总体复原效果、运算效率以及算法对于不同场景退化图像的复原效果的评价。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题研究背景、目的及意义  8-9
  1.2 卫星振动及其影响研究现状  9-11
    1.2.1 卫星振动分析  9-10
    1.2.2 振动影响研究  10-11
  1.3 图像重采样算法研究现状  11-12
  1.4 非规则采样遥感图像复原算法研究现状  12-13
  1.5 相关领域研究现状分析  13-14
    1.5.1 卫星振动及其影响  13-14
    1.5.2 非规则采样遥感图像复原算法  14
  1.6 本文主要研究内容  14-16
第2章卫星振动及其对光学遥感成像影响研究  16-22
  2.1 引言  16
  2.2 遥感卫星振动及振动模型  16-17
  2.3 振动模型参数获取方法  17-19
    2.3.1 角位移的测量  17-18
    2.3.2 角位移传感器的实际应用  18-19
  2.4 振动所致像移分析  19-21
    2.4.1 TDICCD 工作原理  19-20
    2.4.2 振动所致像移  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章非规则采样光学遥感图像成像模型研究  22-33
  3.1 引言  22
  3.2 振动所致退化及其模型  22-23
  3.3 振动所致退化具体分析  23-29
    3.3.1 振动所致退化理论分析  23-24
    3.3.2 振动所致退化仿真分析  24-29
  3.4 遥感成像链路其他退化因素分析  29-32
    3.4.1 大气对成像造成的影响  29-30
    3.4.2 卫星正常运动对成像造成的影响  30
    3.4.3 光学系统对成像造成的影响  30-31
    3.4.4 探测器及后续电路对成像造成的影响  31-32
  3.5 非规则采样光学遥感图像成像模型  32
  3.6 本章小结  32-33
第4章非规则采样光学遥感图像复原方法  33-46
  4.1 引言  33
  4.2 频域插值与非均匀快速傅里叶变换  33-34
  4.3 图像重采样方法  34-39
    4.3.1 双线性插值  34-35
    4.3.2 双三次插值  35-36
    4.3.3 视觉导向插值  36-37
    4.3.4 频域插值  37-38
    4.3.5 混合核插值  38-39
  4.4 图像非规则采样问题  39-42
    4.4.1 非规则采样与图像畸变  39-40
    4.4.2 非规则采样图像畸变校正问题  40-42
  4.5 非规则采样光学遥感图像复原算法  42-45
    4.5.1 特定矩阵结构的快速运算  42-43
    4.5.2 非规则采样光学遥感图像的成像模型及其复原问题  43
    4.5.3 非规则采样光学遥感图像复原算法  43-45
  4.6 本章小结  45-46
第5章仿真分析与评价  46-60
  5.1 引言  46
  5.2 退化图像与图像复原仿真  46-49
    5.2.1 退化图像仿真  46-49
    5.2.2 图像复原仿真  49
  5.3 复原算法畸变校正能力评价  49-52
  5.4 复原算法去模糊能力评价  52-54
  5.5 复原算法抑噪能力评价  54-57
  5.6 复原算法综合性能评价  57-59
  5.7 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  65-67
致谢  67

非规则采样光学遥感图像复原方法研究

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