高分辨率小相对孔径光学系统研究

摘要

在军民各领域对高分辨率遥感图像的需求不断增加的同时,更高分辨率遥感图像的应用前景也被世界各国所看好。然而,想要获得更高的分辨率将面对许多难题,如:由于增大了光学系统的口径,而引起的光学系统的加工成本与技术要求的提高。如何以小相对孔径实现高分辨率光学系统成为当前航天遥感领域的热点。本文从整体成像过程出发,在光学系统设计初期就考虑图像处理技术在成像过程中的作用,解决小相对孔径带来的成像系统调制传递函数低的问题。主要包括以下内容:
　　首先,分析了成像过程中影响系统调制传递函数的因素,比较了不同参数下光学系统、探测器及卫星运动等因素对成像系统调制传递函数的影响。并建立了成像系统调制传递函数退化过程的数学模型,应用软件对其进行了仿真。
　　其次,使用调制传递函数补偿的方法对退化图像进行了图像恢复,并比较了不同退化程度图像的提升效果。通过分析给出光学系统设计时的调制传递函数、信噪比及动态信噪比的阈值。确定光学系统可采用的最大F数。
　　最后,结合前面研究结果对光学系统参数进行了总体论证,确定了光学系统的结构形式。并且对最终设计的光学系统进行各项特性分析,包括公差分析、像质评价等。

目录

高分辨率小相对孔径光学系统研究

RESEARCH ON HIGH-RESOLUTION OPTICAL SYSTEM WITH LARGE F NUMBER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外高分辨率光学遥感探测技术现状

1.3 国内外遥感图像MTF恢复技术现状

1.4 本文研究的主要内容

第2章 图像退化仿真

2.1 影响MTF的因素

2.2 MTF退化过程

2.2.1 光学系统的调制传递函数

2.2.2 CCD探测器的调制传递函数

2.2.3 卫星运动成像影响的MTF

2.2.4 大气的调制传递函数

2.3 MTF退化仿真结果

2.4 本章小结

第3章 图像复原及阈值分析

3.1 图像复原原理

3.1.1 退化图像复原过程

3.2 图像调制传递函数测量

3.2.1 刃边法测量调制传递函数的原理

3.3 阈值分析

3.4 本章小结

第4章 光学系统探测器选择

4.1 系统参数指标

4.1.1 光学系统的特性参数

4.1.2光学系统的技术指标

4.2 探测器件的选择

4.2.1 TDICCD简介

4.2.2 TDICCD的工作原理

4.2 3 CCD的参数

4.3 信噪比与能量计算

4.3.1 入瞳处辐射亮度计算

4.3.2 信噪比及能量计算

4.4 本章小节

第5章 高分辨率光学系统设计与分析

5.1 光学系统结构分析与优化

5.1.1 光学系统的结构分析

5.1.2 光学系统初始结构计算

5.1.3优化后的光学系统

5.2光学系统像质评价分析

5.2.1 光学传递函数

5.2.2 光学系统点列图及能量分布

5.2.3像差与像差系数

5.3公差分析

5.4 调制传递函数复核

5.5本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢