一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，包括如下步骤：采用TDICCD采集获取在轨图像；获取所要仿真的相机视轴LOS晃动数据，将LOS晃动数据分配在轨图像的每一行像元对应的时刻上；对于在轨图像，分别以垂直于推扫方向和沿推扫方向作为当前分析方向，针对每个时刻对应像元，执行如下过程：计算LOS晃动幅值与像元尺寸的比值；将比值向下取整，得到LOS晃动的大幅能量；将当前时刻对应的像元在当前分析方向上平移LOS晃动的大幅能量对应的值；将比值减去LOS晃动的大幅能量，得到LOS晃动的小幅能量λ；将平移之前当前时刻对应像元的能量的(1‑λ)倍，再加上平移之后当前时刻对应像元的能量的λ倍，更新当前时刻对应像元的能量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像仿真领域，具体涉及一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法。
技术介绍
微振动是指航天器在轨运行期间，由于搭载设备(如动量轮等高速转动部件、太阳翼驱动机构等步进部件、红外相机摆镜等摆动部件)正常工作造成的航天器幅度较小的往复运动。微振动源指引起微振动的设备。微振动能量很小，相比发射段力学环境造成的应变，微振动至少小1个量级，不会造成结构破坏。除了幅值较小，微振动的频率范围很广，姿态控制系统难以测量，也无法全频段控制。微振动主要影响光学相机等对微振动敏感的设备，是高分辨率遥感卫星必须解决的问题。国际上在微振动对成像质量影响评估方面取得了大量研究成果，并形成了相关软件，典型的如：ITM、IME和DOCS。但这些软件都是对中国禁运的，因此只能粗略了解该类软件的分析方法。这些软件基本上都是用于分析微振动对相机视轴(LOS)的影响，或进一步分析微振动对相机主镜面型的影响，没有进一步得到微振动对最终的图像质量的影响。国内相关领域研究起于1991年，五院总体部与哈工大合作，针对某卫星的太阳翼转动、磁带机、动量轮等活动部件工作对成像质量的影响进行了研究，没有考虑光路对微振动的敏感特性。后续虽然对该方法进行了改进，但同国外主要软件一样，这些方法仅是解决了微振动对相机视轴LOS的影响问题，没有具体涉及微振动对图像质量的影响。关于微振动对图像质量影响，目前可查到的主要有以下成果：(1)线性振动对线性振动，模型如公式(1)，成像质量MTF如公式(3)所示。x(t)＝x0+vt(1)d＝vt(2)MTF(N)＝sinc(πNd)(3)式中：N为采样频率，d为像面上运动距离。(2)正弦振动正弦振动如图1所示，图中A图表示为积分时间te/T0≤1振动周期时的示意图，B图为te/T0＞1时的示意图。当te/T0≤1时，如公式(4)所示，成像质量MTF如公式(6)所示。 x ( t ) = a c o s ( 2 π T 0 t + φ 0 ) - - - ( 4 ) ]]> d ‾ = 3.57 a t e T 0 , t e T 0 ≤ 1 - - - ( 5 ) ]]> M T F ( N ) = J 0 ( 2 π N d ‾ ) - - - ( 6 ) ]]>式中：a为振幅，为初相位角，公式(5)中的为按照概率计算的弥散斑平均直径，J0为零阶贝赛尔函数。当te/T0＞1时，MTF(N)可表示为下式：MTF(N)＝J0(2πNa)(7)对于正弦振动对系统MTF的影响的零阶贝塞尔函数表达示为 J 0 ( x ) ≈ 1 - x 2 4 + x 4 64 - x 6 2048 + x 8 147456 - - - ( 8 ) ]]>(3)随机振动随机振动模型如公式(9)所示，其分布假定符合高斯分布，成像质量MTF如公式(10)所示。 x ( t ) = Σ t i < t a i , σ = 1 n Σ 1 n ( a i - a ‾ ) 2 - - - ( 9 ) ]]>MTF(N)＝exp[-2(πσN)2](10)上述公式仅给出了相机视轴LOS晃动对光学系统MTF的影响，无法直接得到微振动对图像质量影响的可视化效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，可有效的模拟在微振动(相机视轴LOS)已知情况下，图像质量影响相对原始图像的变化情况，通过可视化的方法直观显示微振动对图像质量的影响情况。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，包括如下步骤：步骤(1)采用时间延迟积分图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)采用时间延迟积分图像控制器TDICCD采集获取在轨图像；所述在轨图像为行图像，每一行像元对应一个采集时刻；获取所要仿真的相机视轴LOS晃动数据，将LOS晃动数据分配在所述在轨图像的每一行像元对应的时刻上；步骤(2)对于所述在轨图像，以垂直于推扫方向作为当前分析方向，从LOS晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行如下步骤(3)～步骤(6)进行像元的能量值的更新；步骤(3)计算LOS晃动幅值与像元尺寸的比值；将所述比值向下取整，得到LOS晃动的大幅能量；步骤(4)将当前时刻对应的像元在当前分析方向上平移所述LOS晃动的大幅能量对应的值；步骤(5)将所述比值减去所述LOS晃动的大幅能量，得到LOS晃动的小幅能量λ；步骤(6)将步骤(4)平移之前当前时刻对应像元的能量的(1‑λ)倍，再加上平移之后当前时刻对应像元的能量的λ倍，更新当前时刻对应像元的能量值；步骤(7)以沿推扫方向作为当前分析方向，从LOS晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行上述步骤(3)～步骤(6)进行像元的能量值的更新。

【技术特征摘要】
1.一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，其特征在于，包括如下步
骤：
步骤(1)采用时间延迟积分图像控制器TDICCD采集获取在轨图像；
所述在轨图像为行图像，每一行像元对应一个采集时刻；
获取所要仿真的相机视轴LOS晃动数据，将LOS晃动数据分配在所述在轨
图像的每一行像元对应的时刻上；
步骤(2)对于所述在轨图像，以垂直于推扫方向作为当前分析方向，从LOS
晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行如下步骤(3)～步
骤(6)进行像元的能量值的更新；
步骤(3)计算LOS晃动幅值与像元尺寸的比值；将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞世伟，郭倩蕊，张媚，李晓云，朱卫红，王泽宇，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11