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畸变对TDI成像相机的像移影响研究

任秉文 金光 张元 钟兴 孔林

任秉文, 金光, 张元, 钟兴, 孔林. 畸变对TDI成像相机的像移影响研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3951-3957.
引用本文: 任秉文, 金光, 张元, 钟兴, 孔林. 畸变对TDI成像相机的像移影响研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3951-3957.
Ren Bingwen, Jin Guang, Zhang Yuan, Zhong Xing, Kong Lin. Influence of image motion on TDI imaging camera by distortion effect[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(12): 3951-3957.
Citation: Ren Bingwen, Jin Guang, Zhang Yuan, Zhong Xing, Kong Lin. Influence of image motion on TDI imaging camera by distortion effect[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(12): 3951-3957.

畸变对TDI成像相机的像移影响研究

基金项目: 

国家863 计划(2012AA121102);国家863 计划军口部分(2011AA7026051)

详细信息
    作者简介:

    任秉文(1987-),男,博士生,主要从事空间光学系统设计方面的研究。Email:renbingw@gmail.com

    通讯作者: 金光(1958-),男,研究员,博士生导师,主要从事空间。感相机光机设计方面的研究。Email:jing@ciomp.ac.cn
  • 中图分类号: TH703

Influence of image motion on TDI imaging camera by distortion effect

  • 摘要: 随着时间延迟积分技术(Time Delayed and Integration,TDI)的不断成熟,具有TDI 功能的电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)已经广泛应用到高分辨率对地成像系统。然而,采用TDI功能的成像系统在推扫成像过程中必然会受到像移的影响,导致最终成像模糊。主要分析了TDI 成像过程中光学系统畸变引起像移的原因,推导了畸变产生像移的数值计算公式,分析了光学系统畸变对TDI 成像相机调制传递函数的影响,研究了畸变和像移导致的TDI 成像相机图像退化的关系,针对焦距为9 000 mm、积分级次96 级、地面像元分辨率GSD=0.6m,F/p=1、信噪比为50:1 的TDI 成像相机,计算了在畸变产生的像移影响下导致的NIIRS(National Imagery Interpretability Rating Scale,美国国家图像解译度分级标准) 的变化值NIIRS,计算结果表明在畸变导数值D'()=6.493 时引起的驻NIIRS 达到-0.1624将影响图像的解译需求,最后分析给出了对于该空间相机不影响解译需求的D'()限制条件。可为光学遥感TDI 成像系统的设计提供参考。
  • [1]
    [2] Zhao Guijun, Chen Changzheng, Wan Zhi, et al. Study on dynamic imaging on push-broom TDI CCD optical remote sensor [J]. Opt Precision Eng, 2006, 14(2): 291-296. (in Chinese)
    [3] Tao Shuping, Jin Guang, Qu Hongsong et al. Design of CMOS imaging system based on rolling TDI in digital domain [J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(9): 2380-2385. (in Chinese)
    [4]
    [5]
    [6] Smith S L, Mooney J, Tantalo T A, et al. Understanding image puality losses due to smear in high-resolution remote sensing imaging systems [J]. Opt Eng, 1999, 38 (5): 821-826.
    [7] Yao Chengkang, Li Qinghui. Motion compensation realization for satellite borne camera [J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(6): 1090-1097. (in Chinese)
    [8]
    [9] Wang Dejiang, Dong Bin, Li Wenming, et al. Influence of TDICCD charge transfer on imaging quality in remote sensing system[J]. Opt Precision Eng, 2011, 19(10): 2500-2506. (in Chinese)
    [10]
    [11] Li Xuyang, Li Yingcai, Ma Zhen, et al. Optical system design of space camera with long focal length and correction of image distortion [J]. Acta Optica Sinica, 2010, 30 (9): 2657-2660. (in Chinese)
    [12]
    [13]
    [14] Yu Daoyin, Tan Hengying. Optical Engineering [M]. Beijing: China Machine Press, 2006: 120-121. (in Chinese)
    [15] Zhong Xing, Jin Guang. Design of extra wide short wave infrared spectral imager's fore-optics[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(10): 1022004. (in Chinese)
    [16]
    [17] Jin Guang, Ren Bingwen, Zhong Xing. Influence of distortion on TDICCD space camera and its suppression method [J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(10): 1022001. (in Chinese)
    [18]
    [19] Jin Guang, Zhang Liang, Hu Fusheng. Investigation on space optical system of high F number and high resolution[J]. Opt Precision Eng, 2007, 15(2): 155-159. (in Chinese)
    [20]
    [21] Lv Naiguang. Fourier Optics [M]. Beijing: China Machine Press, 2006: 5-37. (in Chinese)
    [22]
    [23] Irvine J M. National imagery interpretability rating scales (NIIRS): overview and methodology [C]//SPIE, 1997, 3128: 93-103.
    [24]
    [25] Liu Zhaojun, Zhou Feng, Man Yiyun, et al. Prediction and evaluation technology of optical sensor's image quality [J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(S): 222-226. (in Chinese)
    [26]
    [27] Leachtenauer J C, Malila W, Irvine J, et al. General image-quality equation: GIQE [J]. Applied Optics, 1997, 36 (32): 8322-8328.
    [28]
    [29]
    [30] Cota S A, Florio C, Duvall D, et al. The use of the general image quality equation in the design and evaluation of imaging systems [C]//SPIE, 2009, 7458: 74580H.
    [31] Ma Wenpo. Discussion on optimal design and image quality evaluation of satellite optical remote sensing system [J]. Spacera Frecovery Remote Sensing, 2007, 28(4): 23-27. (in Chinese)
  • [1] 杜伟峰, 王燕清, 郑循江, 吴永康, 谢廷安.  甚高精度微型星敏感器光学系统设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230104-1-20230104-10. doi: 10.3788/IRLA20230104
    [2] 王轩, 赵晨起.  弹载光学系统复合材料支撑结构低热膨胀优化 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220742-1-20220742-11. doi: 10.3788/IRLA20220742
    [3] 岳丽清, 王东杰, 肖越, 武文晋, 隋请, 陈阳.  空间高分辨率光学系统几何畸变标定技术 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220862-1-20220862-8. doi: 10.3788/IRLA20220862
    [4] 孟庆宇.  三镜反射式光学系统综述(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210986-1-20210986-16. doi: 10.3788/IRLA20210986
    [5] 许敏达, 田雪, 姚睿, 肖昊苏, 陈澄.  带摆镜的二维扫描制冷红外光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210407-1-20210407-6. doi: 10.3788/IRLA20210407
    [6] 梁晓琳, 周松青, 周玲, 包本刚.  激光辐照条件下光学相机像质评价方法研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211120-1-20211120-7. doi: 10.3788/IRLA20211120
    [7] 薛素梅, 汤瑜瑜, 黄小仙, 危峻.  TDI遥感图像中畸变像移模糊的去除 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210392-1-20210392-9. doi: 10.3788/IRLA20210392
    [8] 李重阳, 张志飞, 吕宠, 朱永红, 边志峰, 张春瑞, 王蓉, 刘辉, 都晓寒.  高分七号双线阵立体测绘相机系统集成与测试 . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20200143-1-20200143-6. doi: 10.3788/IRLA20200143
    [9] 刘婷, 唐善发, 刘何伟, 钱俊宏, 张蓉竹.  湍流变化对多孔径光学系统成像特性的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210189-1-20210189-8. doi: 10.3788/IRLA20210189
    [10] 李重阳, 董欣, 岳丽清, 马丽娜, 张继友.  航天大视场遥感相机畸变测试方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1117003-1117003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1117003
    [11] 孙振亚, 刘栋斌, 方伟, 张达.  高密度模块化TDI CCD成像系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 618001-0618001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0618001
    [12] 徐春梅, 刘秉琦, 黄富瑜, 张雏, 沈洪斌, 李莉.  基于像差特性分析的光学系统横向失调校正方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618005-0618005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618005
    [13] 刘源, 谢睿达, 赵琳, 郝勇.  基于机器学习的大视场星敏感器畸变在轨标定技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217004-1217004(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217004
    [14] 郭小虎, 赵跃进, 吴益剑.  波前编码技术在同轴三反系统的应用及其分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2075-2079.
    [15] 赵嘉鑫, 张涛, 张景国, 远国勤.  框幅式航测相机中像移量对直接地理定位精度影响的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 632-638.
    [16] 张发强, 樊祥, 朱斌, 程正东, 方义强.  折衍混合长波红外光学系统消热差设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1158-1163.
    [17] 范哲源, 高立民, 张志, 陈卫宁, 杨洪涛, 张建, 武力, 曹剑中.  中波红外三视场变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 523-527.
    [18] 张树青, 张媛, 周程灏, 王治乐.  星载TDICCD 相机方位扫描像移模型研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1823-1829.
    [19] 孟伟, 金龙旭, 李国宁, 傅瑶.  调制传递函数在遥感图像复原中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1690-1696.
    [20] 武星星, 刘金国, 孔德柱, 张立平, 龙科慧.  基于地球椭球的离轴式双线阵相机像移补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 838-844.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-11
  • 修回日期:  2014-05-12
  • 刊出日期:  2014-12-25

畸变对TDI成像相机的像移影响研究

    作者简介:

    任秉文(1987-),男,博士生,主要从事空间光学系统设计方面的研究。Email:renbingw@gmail.com

    通讯作者: 金光(1958-),男,研究员,博士生导师,主要从事空间。感相机光机设计方面的研究。Email:jing@ciomp.ac.cn
基金项目:

国家863 计划(2012AA121102);国家863 计划军口部分(2011AA7026051)

  • 中图分类号: TH703

摘要: 随着时间延迟积分技术(Time Delayed and Integration,TDI)的不断成熟,具有TDI 功能的电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)已经广泛应用到高分辨率对地成像系统。然而,采用TDI功能的成像系统在推扫成像过程中必然会受到像移的影响,导致最终成像模糊。主要分析了TDI 成像过程中光学系统畸变引起像移的原因,推导了畸变产生像移的数值计算公式,分析了光学系统畸变对TDI 成像相机调制传递函数的影响,研究了畸变和像移导致的TDI 成像相机图像退化的关系,针对焦距为9 000 mm、积分级次96 级、地面像元分辨率GSD=0.6m,F/p=1、信噪比为50:1 的TDI 成像相机,计算了在畸变产生的像移影响下导致的NIIRS(National Imagery Interpretability Rating Scale,美国国家图像解译度分级标准) 的变化值NIIRS,计算结果表明在畸变导数值D'()=6.493 时引起的驻NIIRS 达到-0.1624将影响图像的解译需求,最后分析给出了对于该空间相机不影响解译需求的D'()限制条件。可为光学遥感TDI 成像系统的设计提供参考。

English Abstract

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