推扫式遥感相机对焦评价方法研究

摘要

遥感成像技术在国民经济与国家安全领域起着极为重要的作用，而遥感器作为遥感技术中的核心一直是重点研究的对象。当前，基于TDICCD的推扫式遥感相机作为遥感器的一种，在航天遥感技术中越发显示出其重要性。由于空间环境的影响，遥感相机往往会发生离焦，因而为了获取高质量图像，需要进行有效的自动对焦技术。而推扫式遥感相机由于其成像的特殊性，使得其在任意时刻所拍摄到的景物都不同，从而需要根据其特点提出一种与摄影目标景物无关的对焦评价方法，继而用于推扫式遥感相机自动对焦当中。
　　针对上述背景，本文介绍了TDICCD推扫式遥感相机成像机理，并对目前可用于推扫式遥感相机的对焦评价方法进行了分析，从而在此基础上分别从小波包域与空间域提出了两种与摄影目标景物无关的对焦评价方法——基于小波包能量谱的对焦评价方法与基于强边缘宽度直方图的对焦评价方法。
　　在基于小波包能量谱的方法中，本文先是介绍了小波包技术具有频率分解精细、时频特性良好的技术特点，并借鉴功率谱一致性的理论，发现不同内容图像间在小波包域具有几乎一致的能量谱曲线，从而建立了基于小波包能量谱不变性的观点。算法先是对图像进行小波包分解，接着选取与相机运动方向相垂直的不同频率下的小波包系数，继而对这些小波包系数进行处理得到相应频率下的能量表征，最终对各频率下的能量进行加权求和得到清晰度评价值，从而指导相机调焦。通过仿真实验与实拍实验发现:该对焦评价方法在无像移失配或在有像移失配但离焦模糊不是过大的情况下可做到与摄影目标景物无关的绝对式检焦。
　　在基于强边缘宽度直方图的方法中，本文以遥感图像大多具有直线结构为依据，根据模糊会引起边缘扩散为指导，从而以边缘的扩散情况来表征图像清晰度。算法先是通过边缘检测算子选取与相机运动方向平行的强边缘，由强边缘垂直方向的灰度变化计算其边缘宽度，之后对所有的强边缘宽度建立直方图，继而引入基于直方图信息的距离因子，针对不同宽度的边缘加入不同的权重，最终求和得到清晰度评价值，从而指导相机调焦。通过实拍实验与模糊图像库的测试发现:该对焦评价方法具有与摄影目标景物无关的绝对式检焦特点，对焦曲线拥有良好的单调性，并不受像移失配的干扰，还具有与主观评价一致性的特点，是一种较为有效的推扫式遥感相机对焦评价方法。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 空间遥感相机对焦评价方法研究现状

1．2．1 面阵式遥感相机对焦评价方法

1．2．2 推扫式遥感相机对焦评价方法

1．3 论文章节安排

第二章 推扫式遥感相机成像机理与离焦情况分析

2．1 推扫式遥感相机成像方式介绍

2．1．1 推扫式遥感相机介绍

2．1．2 TDICCD成像模式简介

2．2 空间环境对遥感相机离焦的影响

2．2．1 大气压力变化对遥感相机离焦的影响

2．2．2 温度变化对遥感相机离焦的影响

2．2．3 轨道高度对遥感相机离焦的影响

2．2．4 冲击、过载与振动对遥感相机离焦的影响

第三章 基于小波包能量谱的对焦评价方法

3．1 小波包技术介绍

3．1．1 小波包分析概述

3．1．2 小波包理论与算法

3．2 小波包能量谱对焦评价方法介绍

3．2．1 算法原理与步骤

3．2．2 仿真测试与分析

3．3 实拍实验测试与分析

3．3．1 实验装置搭建

3．3．2 实验平台检测

3．3．4 实拍测试与分析

第四章 基于强边缘宽度直方图的对焦评价方法

4．1 算法原理与步骤

4．1．1 强边缘检测

4．1．2 强边缘宽度计算

4．1．3 建立强边缘宽度直方图

4．1．4 计算清晰度评价值

4．2 实拍实验测试与分析

4．3 模糊图像库测试与分析

4．3．1 LIVE图像数据库介绍

4．3．2 与图像内容无关性实验

4．3．3 主客观一致性实验

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文