编码曝光推帧成像技术研究

摘要

光学遥感成像技术广泛应用于军事侦查、资源勘查、灾情监测等领域。目前光学遥感主要采用线阵探测器，以推扫方式成像，工作效率低，控制系统复杂，设备体积庞大。随着新型大面阵CCD和CMOS芯片问世，遥感逐渐向轻小型、高分辨率的面阵成像系统发展。本文研究面阵空间遥感成像理论和方法，提出基于编码曝光技术的面阵推帧成像方案。
　　首先，阐述本课题的选题依据和研究意义，介绍国内外在面阵遥感成像方面的研究和应用状况，简述本文内容安排。然后，说明“推帧”的概念，分析成像系统在空间分辨率、曝光时间、信噪比及调制传递函数之间存在的制约关系。针对推帧时的前向像移问题，讨论现有像移补偿方法。随后，分析光机补偿式面阵成像方法和面阵时间延迟积分（TDI）成像方法，指出光机补偿式方法需要高精度机械部件，系统控制机构复杂；面阵时间延迟积分法则需实时探测平台速高比，需要设计特殊的时序驱动电路。
　　为避免上述方法的不足，本文提出基于编码曝光技术的面阵遥感成像方法。通过介绍编码曝光原理，重点研究编码曝光在推帧遥感中的应用，提出长度可定、积分时间可控的编码曝光码字优选算法，建立控制曝光的码字查找表和成像链路。仿真实验和光学试验验证了利用编码曝光技术获取面阵推帧图像的可行性，采用PSNR、SSIM等算法评价仿真遥感图像质量。引入图像质量方程（GIQE），根据所模拟地面分辨率3米的遥感系统，计算该成像模型对应的美国国家图像解译度等级标准（NIIRS）。最后，总结论文工作，指出存在的问题和不足，展望今后面阵推帧遥感成像技术的发展前景。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 选题依据和意义

1.2 研究现状

1.3 论文内容安排

第二章 理论基础

2.1 遥感成像原理

2.2 像移问题

2.3 本章小结

第三章 面阵推帧成像技术

3.1 光机补偿法

3.2 时间延迟积分

3.3 编码曝光

3.4 本章小结

第四章 实验及成像质量评价

4.1 仿真实验

4.2 图像质量评价

4.3 国家图像解译度分级标准

4.4 光学实验

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

附录

致谢