微角振动对遥感相机成像质量的影响分析

摘要

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0.006 4°增加至0.028 1°时，MTFA由0.277 6下降至0.119 2；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．

关键词

微角振动 / 遥感成像 / 图像退化 / 调制传递函数