星载CCD相机常用计算公式

在进行星载CCD相机系统设计过程中,常常要涉及到天文学、地理学、物理学和数学等学科中的一些计算公式。为便于工作,特收集汇编了这篇星载CCD相机常用计算公式,供从事星载光学遥感方面工作的工程技术人员查阅。 1 电磁辐射 1.1

偏流角误差对TDI CCD相机成像的影响与仿真

本文分析了TDI CCD相机的偏流角调整过程和偏流角误差匹配的影响因素,依据偏流角误差导致的姿态稳定度偏差对相机成像质量的影响,建立推扫相机像点与物点一一对应的数学模型,根据TDI CCD成像时超出对应像素的横向与纵向偏移量的累加计算,仿真卫星姿态稳定度改变时相机的成像;同时,利用单轴气浮转台和面阵CCD进行成像实验,将实验条件的像移速度与仿真条件的像移速度匹配,并对面阵CCD成像进行偏移量的累加,模拟推扫CCD成像,最后利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像与实验成像质量。仿真成像与实验成像在对比度和互相关相似性测度上相差为0.03左右,能较好满足地面卫星相机连调试验的图像仿真。

环境一号卫星CCD相机应用于陆地气溶胶的监测

环境一号卫星CCD相机应用在陆地气溶胶的监测中,因缺少短波红外通道,使地表反射的去除变得异常困难.应用改进的暗目标法,利用辐射传输方程(6S)构建查找表,对CCD相机数据进行图像重采样和辐射定标处理,进而对查找表进行插值,获得气溶胶光学厚度(AOD)分布.通过AERONET地基数据的验证及与MODIS气溶胶产品的对比表明,环境一号卫星CCD相机对陆地气溶胶的监测结果在AOD较大(>0.2)时,精度与MODIS相近;在AOD较小(<0.2)时,结果欠理想.

精密测角法的线阵CCD相机几何参数实验室标定方法

建立了线阵CCD相机几何参数标定系统,对该标定方案所用的设备、实验条件、基于精密测角法的算法和精度进行研究。根据标定精度要求,确定了实验室主要测试设备和环境条件。利用高精度二维转台和CCD细分技术测得被标定系统的一系列视场角和对应像高。最后,利用建立的数学模型,应用最小二乘回归的方法,求得相机几何参数。误差分析结果表明:该方法对主距主点的标定精度可以达到μm级,相对畸变的标定精度可以优于1×10-4。该方法可以满足线阵相机的高精度几何标定要求,具有较高的实际应用价值。

空间高分辨率CCD相机次镜支架最佳结构设计

根据某空间高分辨率CCD相机的结构设计方案 ,利用结构设计软件Solidedge建立了次镜支架的结构分析模型 ,并利用有限元分析软件Vnastran对不同结构和尺寸的次镜支架进行了动力学分析计算 ,提出了次镜支架的鼓型偏置式四翼梁结构 该结构具有较高一阶谐振频率和良好的机械加工性能 。

工业线阵CCD相机系统测试与噪声评估

为了快速评价工业线阵CCD相机质量,本文选择信噪比为评价因子,建立了测试系统,研究了基于相机输出图像测试相机噪声的方法。分析了线阵CCD相机的噪声,建立了一个基于固定模式和随机噪声的信噪比计算模型,并分析了相关双采样(CDS)过程对电源噪声的影响。设计了一套适于工业场所的相机快速信噪比测试系统,结合理论分析数据和实际测试图像数据,提出了仅通过输出的8bit图片计算各噪声参数的方案。最后,对测试系统引入的光源不均匀性噪声进行了讨论,并证明该实验平台光源符合工业标准EVM1288要求。实验结果表明:当相机模数(AD)转化设置为8.7dB时,输出信噪比可达44dB;若排除光源干扰,输出信噪比可达46dB。该方案简便快捷,满足工业现场对相机信噪比评估的要求。

振动对航空CCD相机成像质量影响分析

振动是影响航空CCD相机成像质量的关键因素。采用调制传递函数(MTF)评价振动对像质影响,应用简谐振动为激励,详细推导了航空振动引起角位移和线位移对成像系统的影响,建立了角位移和线位移与像移大小的一般关系式,并结合工程实际进行了量化分析。指出角位移是影响成像质量的主要因素,提出了进行减震设计的基本思路,提高成像质量。

基于CPLD的空间面阵CCD相机驱动时序发生器的设计与硬件实现

在分析e2v公司的CCD47-20 Backthinned NIMO型CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了可调帧频和曝光时间的空间面阵CCD相机驱动时序发生器及其硬件电路.选用可编程逻辑器件作为硬件设计载体,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述.针对ALTERA公司的EPM9400LC84-15对设计进行了RTL级仿真及配置,完成了时序发生器的硬件电路.硬件实验结果表明,所研制的驱动时序发生器不仅可以满足空间CCD相机的驱动要求,而且还可以调节帧频和曝光时间.

基于MODTRAN模型计算星载CCD相机信噪比

信噪比表征CCD相机的辐射分辨能力,是评价星载CCD相机图像质量的重要参数。传统的相机信噪比计算方法多为构造模型、推导出计算公式、代入器件参数求解,这样的计算没有考虑相机在轨工作的工作环境,结果值较真实值有显著差距。文中利用MODTRAN模型,对相机在轨工作环境的地面与大气的辐射进行了模拟计算,用实测噪声值代替传统的噪声模型进行计算,最大程度地使计算条件符合星载CCD相机实际在轨工作的情况。还综合考虑了不同太阳高度角、地面反射率条件下CCD相机的信噪比变化情况,量化分析了这些客观因素对CCD相机实拍时信噪比可能造成的影响,该分析对选择星载CDD相机拍摄的季节、时辰有参考价值。

基于平行光管的CCD相机标定新方法

阐述了一种由二维精密转台、平行光管和CCD相机构成的光学实验室相机标定的方法.首先通过Hough变换和最小二乘模板匹配方法得到平行光管十字丝钣孔在CCD相机焦平面上的成像交叉点的位置,然后根据相机畸变模型,由最小二乘回归解算出内方位元素和畸变参数,实验证明该方法标定结果满足空三处理和测图精度的要求.

科学级CCD相机的噪声分析及处理技术

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路。应用于选用DALSA IL-E2型TDI-CCD图像传感器自己开发的科学级CCD相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机的成像质量得到提高。通过实验证明,该科学级CCD相机的输出信噪比能达到50 dB。

CBERS02B卫星CCD相机在轨辐射定标与真实性检验

利用贡格尔实验场对CBERS02B卫星进行场地反射率基法辐射定标,获得CCD相机可见近红外波段的绝对辐射定标系数,利用敦煌实验场对定标系数进行了真实性检验。结果表明:此次定标结果和测量值非常吻合,定标系数可信度高。

CCD相机的杂散光模拟计算与分析

将蒙特卡罗（MonteCarlo）法应用于空间光学系统的杂散光模拟计算，分析了CCD相机的杂散光进入水平，分别给出入口段和主体段的局部杂光系数及相机光学系统的整体杂光系数，对CCD相机的入口段，模拟计算了遮光罩三种不同长度、反光镜在三种不同扫描角度下的杂光系数．将主体段的杂光系数计算结果与实验测量值进行了比较，二者数量级相同，并分析了计算参数的不确定性（包括热物性参数的不确定性和几何结构的简化）对主体段杂光计算精度的影响。

卫星姿态精度对TDICCD相机的影响

正确的姿态控制精度是TDICCD卫星相机正常工作的基本前提 .通过分析、计算卫星姿态控制精度导致的像移量及其与调制传递函数的对应关系 ,给出了TDICCD相机对卫星姿态精度的要求 .实例计算结果表明 ,TDICCD相机对卫星姿态控制精度的要求比普通CCD相机的要求高 ,且随着TDI积分级数的增加 。

无人机载偏振CCD相机光机系统设计

从满足无人机试验条件出发,完成了三路并行无人机载偏振CCD相机的光机结构设计。重点解决了偏振CCD相机像方远心光学系统的设计,抗过载及抗冲击的光机结构设计。通过光学装校,三路系统各CCD像元对准偏差在二个像元之内。

光纤耦合CCD相机的平场校正方法研究

对于光纤锥耦合的CCD相机中存在的响应非均性问题进行了阐述 ,针对这种类型的系统的平场校正方法进行了仔细的研究 ,分析了CCD相机输出信号的构成情况 ,并利用这些方法对实际存在较严重的非均匀问题的图像进行处理 ,获得了很好的结果 。

基于ZY-3 CCD相机数据的暗像元大气校正方法分析与评价

ZY-3是我国首颗民用高空间分辨率光学传输型立体测图卫星,可为国土资源调查、生态环境监测等发挥重要作用,而大气校正是制约其广泛定量应用的关键问题之一。由于实测地面光谱数据和大气参数难以实时获取,针对这种情况下如何反演得到高空间分辨率卫星精确的地表反射率这一问题,基于2012年内蒙古野外实验实测数据,对四种暗像元大气校正方法进行了分析与评价研究。分析了四种暗像元大气校正算法中的关键参数对ZY-3CCD数据应用效果的影响,结果表明:(1)四种暗像元大气校正方法在第1,2和3波段均有明显的校正效果,其中DOS4方法在第4波段大气校正效果最好,DOS1和DOS3方法在第4波段大气校正效果不明显,DOS2方法在第4波段大气校正效果最差。(2)DOS1方法大气校正结果在4个波段的相对误差均大于10%。DOS2方法在第1波段校正效果最好(AE=0.001 9和RE=4.32%),而在第4波段校正误差最大(AE=0.0464和RE=19.12%)。DOS3方法大气校正结果在4个波段的相对误差均约10%左右。(3)DOS4方法大气校正结果在4个波段的绝对误差均小于0.02和相对误差均小于10%,大气校正精度最高。

基于小靶标法的星载CCD相机MTF在轨检测研究

星载CCD相机成像质量在轨检测关系到卫星遥感数据的应用和未来卫星遥感器的发展,合理、有效和实用的方法是获取可靠检验结果的重要保障。在传统的刃边法基础上,介绍并验证了一种新的点靶标方法。点靶标方法具有即适用于较高分辨率卫星遥感器的检验,同时也满足对较低分辨率检验的特点。

星载多光谱CCD相机研究

研制的星载多光谱 CCD相机采用线阵 CCD推扫方式成像 ,具有蓝、绿、红、近红外、全色五个成像谱段 ,在轨工作时地面像元分辨率为 2 0米 ,覆盖宽度 113公里。相机光学系统采用单镜头焦面分色结构实现多光谱成像 ,每个谱段的探测器阵列由 3片 2 0 4 8元 CCD光学拼接而成 ,以实现地面宽覆盖成像。多片 CCD信号采用串行读出方式 ,使焦面 15片 CCD形成两路视频信号输出给数据传输系统。测试结果显示 ,相机各谱段 MTF典型值为 0 .2 5 ,满足使用要求。

天文观测CCD相机中Smear效应的消除

为了有效消除帧转移型相机的Smear效应,针对其成像机理及特性,提出了一种基于背景估计的适用于序列图像中Smear效应的消除方法。该方法通过对含有Smear效应的原始图像灰度分布进行统计分析,自适应判定Smear效应的发生位置;然后,采用截尾均值滤波(ATMF)技术高精度估计Smear效应的强度;最后,通过差分的方式消除Smear效应。实验结果表明,该方法在有效保留弱小目标和背景信息的基础上,可较好地消除图像中的单个或多个Smear效应,提高了图像的视觉质量,基本满足天文观测相机的观测要求。