一种凝视卫星面阵CCD相机的MTF在轨检测方法

摘要

一种凝视卫星面阵CCD相机的MTF在轨检测方法。首先建立点源物分布与像分布之间端对端的点扩散函数模型，并对点源进行设计和布设；其次求取点源区每个像元的点扩散函数值，并利用最小范数求解得到面阵CCD相机的点扩散函数参数，进而得到光学传递函数；最后光学传递函数取模，即为调制传递函数，并以第一个调制传递函数值为基准进行归一化处理，通过坐标变换得到空间任意方向θ上的调制传递函数；将空间任意方向θ上Nyquist频率处的调制传递函数值作为凝视卫星面阵CCD相机的MTF指标评价值。本发明解决了背景技术中的凝视卫星面阵CCD相机MTF无在轨检测的技术问题。

主权项

一种凝视卫星面阵CCD相机的MTF在轨检测方法，其特征在于步骤如下：1)建立点源物分布与像分布之间端对端的点扩散函数模型：$\mathrm{PSF}(x,y)=\frac{1}{2\pi {\sigma }_x{\sigma }_y\sqrt{1-{\rho }_{\mathrm{xy}}^2}}\times e^{-\frac{1}{2(1-{\rho }_{\mathrm{xy}}^2)}[\frac{{(x-{\mu }_x)}^2}{{\sigma }_x^2}-2{\rho }_{\mathrm{xy}}\frac{(x-{\mu }_x)(y-{\mu }_y)}{{\sigma }_x{\sigma }_y}+\frac{{(y-{\mu }_y)}^2}{{\sigma }_y^2}]};$式中，x为点源像元在凝视卫星垂轨方向的位置；y为点源像元在凝视卫星沿轨方向的位置；μ_x为点源像元在x方向的均值；所述的x方向为凝视卫星垂轨方向；μ_y为点源像元在y方向的均值；所述的y方向为凝视卫星沿轨方向；σ_x为点源像元在x方向的标准差；σ_y为点源像元在y方向的标准差；ρ_xy为点源在x方向和y方向的相关系数；2)根据凝视卫星CCD相机地面分辨率的大小，基于Nyquist采样定律，在点源布设区进行点源的设计和布设；21)点源设计：选取黑白方块靶标作为点源材料；所述的白色方块靶标和黑色方块靶标的反射率分别为60％和5％，对比度为12:1；每块黑色方块靶标或白色方块靶标的成像区对应凝视卫星CCD相机的一个像元；22)点源布设：每个点源由中心为1个白色方块靶标，四周为多个黑色方块靶标的矩形或长方形组成，且每个矩形或长方形点源的靶标数目M×N≥5×5；其中M为矩形或长方形的行靶标数，N为矩形或长方形的列靶标数；点源间的距离大于等于5倍的凝视卫星CCD相机地面分辨率；3)获取凝视卫星面阵CCD相机过点源区的星地同步成像数据，将该数据转换为表观辐亮度数据，并对点源区每个像元的表观辐亮度数据进行归一化，得到点源区每个像元的点扩散函数值；4)对步骤3)获得的点扩散函数值进行变换，进一步将点源区每个像元的点扩散函数变换整理为矩阵方程的向量表达式，并通过最小范数求解得到面阵CCD相机的点扩散函数参数，即步骤1)点扩散函数模型中的μ_x、μ_y、σ_x、σ_y、ρ_xy；5)将步骤4)得到的面阵CCD相机点扩散函数参数代入步骤1)中的点扩散函数模型，并对点扩散函数进行傅里叶变换，得到光学传递函数；6)对步骤5)得到的光学传递函数取模，即为调制传递函数，并以第一个调制传递函数值为基准进行归一化处理，通过坐标变换得到空间任意方向θ上的调制传递函数；将空间任意方向θ上Nyquist频率处的调制传递函数值作为凝视卫星面阵CCD相机的MTF指标评价值。