微角振动对遥感相机成像质量的影响分析

针对高空间分辨率航天器遥感成像受微角振动影响模糊化的问题,从理论建模、仿真分析和实验验证3个维度量化了微角振动幅值、频率、初始相位等特性对遥感相机成像质量的影响.首先,从成像原理出发,建立了图像退化模型,分析了微角振动导致图像模糊和几何形变的机理.其次,分析了角振动参数对像移的影响规律,建立了不同角振动频率对应的调制传递函数(MTF)的解析计算式,分析了角振动幅值、角振动频率和初始曝光时刻对MTF的影响规律.然后,利用MATLAB搭建仿真平台,以调制传递函数面积(MTFA)作为评价指标,量化分析了角振动幅值、角振动频率和初始曝光时刻对图像模糊度的贡献程度.最后,搭建了振动实验平台,实验验证了各个振动参数对成像质量的影响规律.结果表明:图像像质随角振动振幅的增加而下降,频率100.0 Hz的角振动幅值从0.0064°增加至0.0281°时,MTFA由0.2776下降至0.1192;低频角振动作用下成像质量与角振动初始相位、振幅、频率有关,高频非整周期振动会造成MTF曲线的波动,且非整周期振动对成像质量的影响随着角振动频率的增加而减小.曝光时间为角振动周期的整数倍时,初始曝光时刻对图像像质的影响可以忽略.微角振动对遥感影像几何精度的影响规律能够为高轨遥感相机微角振动的测量与抑制提供理论支撑.

基于MTF理论的遥感图像复原

由于遥感图像成像过程中受传感器性能下降、大气扰动等因素影响,致使图像质量退化。为了改善遥感图像质量,从图像质量退化原理分析,提出了一种基于调制传递函数(modu lation transfer function,MTF)理论的图像复原方法。该方法主要包括去噪和MTF拉伸两部分。针对遥感图像的特点,给出了一种有效的基于频域的去噪方法。为了能够调节频谱拉伸的程度,还给出了一种指数调节MTF曲线的方法。中巴(中国和巴西)卫星红外遥感图像的实验结果表明:该新方法有效地提高了图像的对比度(对于实验图像来说,较复原前图像对比度提高了7倍多,方差也由原来的8.77提高到17.37)、熵等图像要素,从而改善了图像的质量。

空基遥感图像的MTF试验研究

遥感卫星CCD相机的MTF是描述成像系统的空间频率响应特性的重要方法之一.在对MTF算法的理论和实验研究基础上,分析多项式拟合边缘扩散函数的缺点,提出一种新的改进型函数代替多项式函数.通过对遥感图像中的人工地物和自然地物分别进行MTF计算,结果表明,改进的算法具有较好的精度.

刀刃法在轨MTF测量性能分析

文章主要研究采用刀刃法测量在轨遥感器的MTF。刀刃法MTF测量准确程度如何,需要有一个定量的客观的评价,文章用仿真的方法对MTF测量精度进行了检验,对于噪声对MTF的影响进行了研究。

基于MTF和变分的全色与多光谱图像融合模型

Pan-sharpening将高分辨率图像全色(Panchromatic,Pan)波段的空间细节注入多光谱(Multispectral,MS)波段,以生成同时具有高光谱和高空间分辨率的多光谱图像.为改善融合效果,需要考虑多光谱和全色波段的调制传输函数(Modulation transfer function,MTF).本文提出了一个新的基于MTF和变分的Pan-sharpening模型.该模型的能量泛函包括两项,第1项为细节注入项,基于高通滤波器从Pan波段中提取细节信息并注入融合图像;第2项为光谱保真项,基于MTF设计多孔小波的低通滤波器以保持MS波段的多光谱信息.在Quick Bird、IKONOS和Geo Eye数据集上的融合结果表明,该模型可以生成同时具有高空间和高光谱质量的融合图像,融合效果优于AWLP、IHS BT、HPM-CC-PSF、NAWL、快速变分等算法.

数字化X射线成像系统MTF的刀口测量法

讨论了数字化X射线成像系统调制传递函数(MTF)的刀口测量法.首先通过数值模拟方法研究了采样率和噪声对准确测量MTF的影响,真实测量中采用多条过采样刀口响应函数(ERF)取平均以压制噪声获取光滑的ERF曲线;然后用指数函数对所获ERF进行分段拟合以确保刀口边缘强度值变化的单调性,将由其获得的MTF值与线对卡结果进行比较,证明了该方法用于成像系统MTF测量的有效性.同时,通过实验分析介绍了刀口法材料、材料厚度、光源曝光电压及曝光时间的选择,最终在本系统测量中选择的刀口材料为1 mm厚铅板,曝光管电压为33 kV,曝光时间为10 s.

影像系统MTF算法实现及分析

调制传输函数可对线性影像系统的频率传输特性进行描述。利用调制传输函数计算空间分辨率与线对卡方法相比 ,虽然测量方法复杂 ,但是利用调制传输函数对系统性能进行评价会更客观、更全面。利用编写的调制传输函数计算程序对CT和MRI的频率传输特性进行计算 ,并与线对卡检测结果进行了比较和讨论。

图像三要素与MTF的分析研究

中低分辨率在轨运行卫星遥感器的调制传递函数（Modulation Transfer Function，MTF）的监测一直是研究的难题。现提出的方法解决了中低分辨率在轨运行卫星遥感器MTF监测的关键技术。考虑到卫星遥感器的最终产物是遥感图像，从图像信息理解的三要素出发，即灰度、纹理和边缘，分析图像三要素与遥感器MTF的关系。在分析过程中，应用主成分分析方法，不仅对多组原始数据进行了简化，而且对图像参数进行了降维。通过与其它方法的比较，进一步验证了使用主成分分析方法降维的有效性；同时实验结果亦表明了主成分分析方法的可靠性。最后建立了图像单个综合参数与MTF的关系模型，拟合结果说明，此模型能较好地表达图像参数与MTF之间的关系，这将为在轨运行条件下的建模提供十分重要的技术支持。

一种优化的刃边法MTF在轨评估算法

调制传输函数MTF(Modulation Transfer Function)是评价光学传感器性能的一个重要的指标。本文对MTF在轨评估技术中的刃边法算法进行深入研究,通过分析对比当前主流算法在刃边法关键环节上的处理方法,对算法进行了优化,然后利用仿真方法对优化算法进行了精度分析,并与国际标准组织提供的MTF评估算法(ISO 12233)进行了比较。精度分析结果表明:在相同仿真条件下,该算法的计算精度优于ISO12233评估算法,适用于高分辨率光学载荷的MTF在轨评估。

长波红外相机多次采样叠加对MTF的影响分析

根据长波红外相机积分时间短的特点,阐述了多次采样叠加技术的原理和应用.并在此基础上分析了采用多次采样叠加技术对系统MTF产生的影响.给出了不同采样系数和叠加次数对应的系统MTF变化.当采样系数固定时,探测器MTF随叠加次数的增加而减小,系统推扫方向MTF随叠加次数的增加而减小.

基于MTF辅助正焦判断的自动调焦搜索算法

针对传统爬山搜索算法受调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确聚焦的问题,提出一种基于调制传递函数辅助正焦判断的自动调焦搜索算法.该算法对爬山法进行改进,在选择图像清晰度评价函数基础上,同时考虑图像的调制传递函数值,综合判断搜索方向;采用改进的刃边法,在自动完成刃边区域选择的基础上,可精确计算图像的调制传递函数值,并给出了改进算法的原理和实现.为了衡量改进算法的性能,验证调焦系统成像效果,分别考虑搜索算法对不同调焦初始位置以及环境变化影响,在经纬仪自动调焦系统平台上展开算法的调焦实验分析.实验结果表明改进的自动调焦搜索算法能有效地排除局部极值干扰,使系统准确、可靠的调焦.

视觉系统与仪器MTF测试的差异探析

本文首先对光学传递函数作概念性表述。基于对视觉系统定量描述其随空间频率明暗变化的视觉特性；探讨视觉系统ＭＴＦ的测量。着重讨论视觉系统ＭＴＦ测试和光学仪器ＭＴＦ测试的差异，尤其是在原理、理论基础及实验方法和设备等方面。

航天相机MTF测试靶标研究

在采用矩形靶标测量航天相机系统MTF时,由于采样初始时刻靶标像与CCD像元间存在配准误差,因此给准确测量系统MTF带来很大困难。为了减小配准误差对测量的影响,提出了采用粗分与细分相结合的梯形靶标,并推导出在奈奎斯特频率下动态测量调制传函时,由采样初始时刻配准误差所引起的配准误差调制传递函数MTF计算公式,并按此公式分别得到了粗分精度和靶标斜率对测量相机系统MTF精度的影响。通过分析,采用梯形靶标可以有效减小配准误差对测量系统MTF的影响,提高测量精度。

利用MTF法分析Varian 23 EX锥形束CT图像空间分辨率

目的:研究在扫描范围内不同空间位置处锥形束CT图像的空间分辨率。方法:使用安装在Varian 23 EX直线加速器上的锥形束CT,重复扫描在不同位置处的Catphan 504模体。模体依次放置于加速器等中心、偏心3 cm、偏心6 cm、偏心12 cm以及不同Z轴位置。扫描采用标准头部模式,重建层厚为2.5 mm。然后利用Matlab 7.0编写程序,测量不同位置处的点扩散函数(PSF),并对PSF进行二维傅里叶变换得到调制传输函数(MTF)。结果:锥形束CT在等中心平面内的空间分辨率最可高达50%MTF=8.15 Lp/cm,并沿着X、Y轴方向偏离等中心时,分辨率逐渐下降。在X=±6 cm、Y=±12 cm时,空间分辨率分别降为50%MTF=5.24 Lp/cm和50%MTF=0.64 Lp/cm;同样的趋势也出现在Z轴方向,当Z=±5 cm时50%MTF=7.16 Lp/cm,Z=±8 cm时50%MTF=4.09 Lp/cm;在Z轴方向上空间分辨率这种变化显然没有X、Y轴方向明显。结论:对于附加在Varian 23 EX直线加速器上的锥形束CT,其图像空间分辨率因扫描野中不同位置而有所变化,因此建议在患者复位时尽量将靶区中心放在等中心左右前后10 cm的空间区域内,在此范围内边缘和中心点可获得接近一致的空间分辨率。

细节信息容量与MTF相关分析

文章从信息容量的角度出发,对图像宏观质量做出评价,再通过研究图像的细节信息容量参数,对在宏观上质量相当的图像做出更进一步的评价,挑选出边缘清晰、纹理等细节信息丰富的图像。然后将该评价参数与Ealing仪测得的调制传递函数(MTF)值的变化趋势作曲线回归分析,实验结果表明,细节信息容量与数字成像系统的MTF值的变化有着很好的正相关关系,这对评价数字成像系统MTF变化情况具有较好的实际应用价值。

凝视热成像系统MTF测试技术分析

概述了目前进行凝视热成像系统ＭＴＦ测试的几个主要方法，着重分析了其中的斜缝法和激光散斑法各自解决问题的工作原理、技术特点及技术关键，指出，对于凝视热成像系统的ＭＴＦ测试，这是两种比较值得研究和推广的技术．

实验室条件下IRMSS遥感器MTF与遥感图像参数的相关分析设计与性能评估

调制传递函数MTF(ModuleTransferFunction)在物理光学理论中 ,是光学系统成像性能的综合评价指标。遥感器MTF的性能变化会导致遥感图像的质量变化 ,遥感图像质量的变化则导致描述遥感图像的参数的变化。文章以CBERS - 1的 0 2星IRMSS遥感器为例 ,在实验室条件下模拟遥感器在轨运行的成像过程并获得图像数据 ,MTF可通过专业仪器直接测量 ,然后再进行MTF与遥感图像参数的相关分析 ,从而确定出与MTF相关性最强的图像参数。

图像边缘信号能量与MTF的相关研究

文章从边缘的角度出发,分析红外遥感图像质量的评价参数———边缘信号能量与调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)的关系。实验结果表明边缘信号能量能很好地反映MTF的变化,并针对某一特定地物建立实验室条件下边缘信号能量与MTF的数学关系模型。

凝视热成像系统MTF斜缝法测试技术研究

凝视热成像系统ＭＴＦ测试不同于扫描系统，必须有效解决其空间采样的混淆特性。在传统的线扩展函数法基础上发展起来的方法主要有：缝扫描法、最值法、斜斜法。实际使用中，前两种方法需要精确的定位技术，而斜缝法的数据处理较复杂。本文主要论述斜缝测试法，分析其工作原理，介绍其数据处理技术。

北京一号小卫星MTF在轨测量与图像复原

卫星调制传递函数(MTF)的在轨测试是监测卫星平台及其遥感器在轨运行情况和性能衰减程度的有效手段。本文针对北京一号小卫星多光谱相机,研究利用边缘地物法进行MTF在轨监测,并基于MTF测试结果,采用维纳滤波法对北京一号小卫星多光谱图像进行复原。结果表明NW向和NE向两个方向的MTF差别不大,在这两个方向上LSF的半带宽分别为3.75和4.35个像元。根据所计算得到的MTF值对图像进行复原可以明显提高北京一号小卫星图像清晰度以及边界信息。