本發(fā)明屬于衛(wèi)星性能測試評價領(lǐng)域，涉及一種基于在軌序列圖像的衛(wèi)星系統(tǒng)傳函測算方法。

背景技術(shù)：

調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)是評價光學(xué)衛(wèi)星成像系統(tǒng)性能的重要客觀指標(biāo)，為了定量化評價相機(jī)成像質(zhì)量，發(fā)射之前都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的MTF測試，發(fā)射之后還要進(jìn)行在軌MTF測試。Becker等人2005年在ISPRS文章中總結(jié)提出了四種MTF測試方法，第一種是點(diǎn)脈沖法，第二種基于線脈沖法，第三種是刃邊法，第四種是輻射狀靶標(biāo)法，黃巧林等人2006年在《航天返回與遙感》上發(fā)表的《航天光學(xué)遙感器MTF測試技術(shù)研究》一文中給出了第五種方法，高對比度矩形靶標(biāo)測試方法。地球靜止軌道遙感衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)凝視成像，顯著提高對同一地球觀測的時間分辨率，高分辨對地觀測系統(tǒng)重大工程專項(xiàng)中的高分四號衛(wèi)星就是一顆地球靜止軌道遙感衛(wèi)星，與既有太陽同步軌道衛(wèi)星的觀測能力具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。但是同時，由于成像距離遠(yuǎn)，地球靜止軌道遙感衛(wèi)星分辨率相對太陽同步軌道衛(wèi)星低，以高分四號衛(wèi)星為例，如果運(yùn)行在太陽同步軌道，分辨率可以達(dá)到0.7m，但是在地球靜止軌道分辨率僅為50m。分辨率降低會給衛(wèi)星在軌測試帶來不利影響，對于傳函測試，如果采用常用的刃邊法或脈沖法，特征地物面積需要提高一兩個數(shù)量級，布設(shè)靶標(biāo)的工程量和成本劇增，因此迫切需要研究提出有效的解決方案。綜合考慮上述幾種方法，脈沖法可以直接從圖像中提取線擴(kuò)展函數(shù)，跳過邊緣擴(kuò)展函數(shù)擬合的問題，因此比刃邊法計(jì)算結(jié)果精度要高。但是與之相應(yīng)的是對采樣圖像的質(zhì)量要求較高，簡單從圖像上選取樣區(qū)困難，有必要通過人工靶標(biāo)試驗(yàn)獲取高質(zhì)量的樣本圖像。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于在軌序列圖像的衛(wèi)星系統(tǒng)傳函測算方法，本發(fā)明方法能夠僅以約10個像元大小的特征地物測量出分辨率在幾十米量級的衛(wèi)星在軌傳函，計(jì)算結(jié)果能夠客觀反映衛(wèi)星性能。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于在軌序列圖像的衛(wèi)星系統(tǒng)傳函測算方法，其步驟如下：

1)確定用于在軌傳函測試的地面均勻背景區(qū)，所述的地面均勻背景區(qū)反射率為ρ1，空間范圍水平方向不小于M個像元GSDx，垂直方向應(yīng)不小于N個像元GSDy；其中GSDx為衛(wèi)星水平方向像元分辨率，GSDy為衛(wèi)星中心視場垂直方向像元分辨率；地面上均勻背景區(qū)布設(shè)高亮度靶標(biāo)，靶標(biāo)反射率為ρ2，靶標(biāo)形狀為矩形，其中短邊長度不少于m倍實(shí)際地面采樣距離，長邊長度不少于n倍實(shí)際地面采樣距離；

2)調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，使成像中心視場對準(zhǔn)地面均勻背景區(qū)中心位置，連續(xù)成像K次形成K幀圖像，其中K為正整數(shù)；

3)在第一幀圖像中提取靶標(biāo)中垂線處的線擴(kuò)展函數(shù)；

4)重復(fù)步驟3)并疊加各幀結(jié)果獲得整個序列的線擴(kuò)展函數(shù)；

5)將線擴(kuò)展函數(shù)的傅里葉變換與寬度為靶標(biāo)寬度的方波的傅里葉變換做比值處理，消除實(shí)際靶標(biāo)寬度的影響，得到最終的傳函曲線。

所述的K、M、N、m、n均為正整數(shù)，且K≥20>M>10>N≥n≥5>m≥2。

所述的ρ1、ρ2均為正實(shí)數(shù)，且1>ρ2>3*ρ1>0。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

本發(fā)明方法從理論上解決了分辨率在幾十米量級的衛(wèi)星在軌傳函中由于靶標(biāo)面積要求過大而不可行的問題，通過時間連續(xù)采樣彌補(bǔ)靶標(biāo)圖像空間樣本不足，可以反映衛(wèi)星圖像真實(shí)的傳函，從而客觀評價地球同步軌道遙感衛(wèi)星成像能力，因此在衛(wèi)星地面系統(tǒng)工程開展在軌測試和在軌運(yùn)行階段圖像質(zhì)量評價中具有實(shí)際應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對本方法進(jìn)行說明。

如圖1所示，一種基于在軌序列圖像的衛(wèi)星系統(tǒng)傳函測算方法，步驟如下：

1)確定用于在軌傳函測試的地面均勻背景區(qū)，若衛(wèi)星中心視場地面分辨率水平方向?yàn)?0m，垂直方向?yàn)?0m，則矩形靶標(biāo)短邊長度120m，長邊長度300m，靶標(biāo)短邊方向背景長度600m，靶標(biāo)長邊方向背景長度300m；若靶標(biāo)材料反射率超過0.6，背景反射率應(yīng)不超過0.2；

2)調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，使成像中心視場對準(zhǔn)地面均勻背景區(qū)中心位置，連續(xù)成像30次，得到30幀圖像；

3)在第一幀圖像中提取靶標(biāo)中垂線處的線擴(kuò)展函數(shù)；

4)重復(fù)步驟3)并疊加30楨結(jié)果獲得整個序列的線擴(kuò)展函數(shù)；

5)將線擴(kuò)展函數(shù)的傅里葉變換與寬度為靶標(biāo)寬度的方波的傅里葉變換做比值處理，消除實(shí)際靶標(biāo)寬度的影響，得到最終的傳函曲線。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。