空间红外遥感相机制冷机微振动对MTF影响分析
空间红外遥感相机中的制冷机是保证仪器正常运行的核心部件之一。然而，制冷机在工作过程中会产生微振动，给成像质量带来一定影响。因此，本文以空间红外遥感相机的制冷机为研究对象，探讨其微振动对MTF影响的分析。
一、MTF的概念
MTF（Modulation Transfer Function，调制传递函数）是描述
光学成像系统分辨率的一个指标。它反映了光学系统对不同空间频率（或不同空间周期）的光学信号的传递特性。空间频率指的是被成像物体的空间结构中所变化的周期性。
MTF可通过光学分析进行计算和分析，它通常是频率的函数。MTF值的大小表示系统的能力来传递不同频率光信号的强度。MTF的典型特性曲线如下图所示。
二、制冷机微振动对MTF的影响
1.制冷机在工作过程中会产生一定的振动，导致光学元件的位
移和抖动。这些振动将引起光路误差，降低MTF值。
2.振动将破坏光学系统的稳定性和准确性。因此，在设计和调
试制冷机时，必须考虑并控制其振动影响，以确保精度和保证拍摄到的影像清晰。
3.制冷机微振动对MTF的影响是复杂的，因为它取决于振动
的频率和幅值、光学系统的特定设计和操作条件、光学元件的机械环境等多种因素。
4.目前，制冷机微振动对MTF的定量分析仍需进一步研究，
以便对成像质量产生的影响进行更准确的评估。
三、制冷机微振动对MTF影响的分析方法
1.分析制冷机产生的微振动频率和幅值，并将其与实际成像系
统的MTF特性进行比较。
2.采用数值仿真或实验测试的方法来确定制冷机微振动与
MTF的关系。
3.进行灵敏度分析，研究制冷机微振动对MTF的敏感度，以
找到最优的调节参数和系统设计参数。
4.对比对不同质量、不同型号的制冷机的微振动对MTF产生
的影响，并选择合适的制冷机以确保系统的稳定性和准确性。
四、结论
通过上述分析可以得出制冷机在运行时会产生微振动，降低空间红外遥感相机的MTF值。在实际运用中，需要对制冷机的
振动情况进行综合分析，优化设计参数，降低振动幅值和频率，以保证系统的成像质量。在生产制造制冷机的过程中，也需要进行精细调试和质量检测，确保制冷机具有良好的稳定性和低振动的运行特性。五、解决制冷机微振动对MTF影响的方法
1.优化制冷机设计：选择具有较低振动水平的制冷机型号；增加制冷机的阻尼装置或支撑结构，减少制冷机的振动幅值和频率。
2.改进光学系统：设计和优化支持结构和高精度调节机构，增加光学元件的稳定性并降低机械振动；采用抗振性能更好的材料制作光学部件，减少受振动的影响。
3.使用信号处理技术：采用数字信号处理技术去除振动引起的图像模糊，提高成像质量。
4.定期检查和维护制冷机：定期检查制冷机运行状态，及时清理制冷机散热器和滤网，保证制冷机正常工作状态，减少振动幅值。
六、结语
制冷机的微振动对MTF具有一定的影响，并会降低空间红外遥感相机的成像质量，需要采取一系列的措施和优化设计来减少其影响。不仅如此，对于不断发展的空间红外遥感技术，需要持续的研究和探索，不断提高技术水平和设备性能，以适应复杂多变的应用场景，推动国防科技领域的发展与卓越。除了制冷机微振动对MTF的影响外，空间红外遥感相机还会受到其它因素的影响，如热背景噪声、大气扰动、传感器噪声等，这些因素都会导致成像质量下降。因此，为了提高空间红外遥感相机的成像质量，需要在多个方面进行优化。
首先，需要选择高质量的光学元件和传感器，这两个组件对成像质量的影响最为关键。其次，需要对整个光学系统进行优化设计，改善光学系统的调焦能力和支撑结构的稳定性，提高成像的精度和准确度。此外，可以采用主动控制技术和自适应光学技术，通过实时调节光学系统来抵消大气扰动等因素的影响。
总之，随着科技的不断进步，空间红外遥感技术的应用也将越来越广泛。对于国防安全领域来说，空间红外遥感技术的发展具有重要意义，可以为作战指挥决策提供重要的支持和帮助。因此，我们需要投入更多的研究力量和资金，持续推进空间红外遥感技术的创新和发展，为国家安全和发展作出更大的贡献。本文主要讲述了制冷机微振动对空间红外遥感相机中调制转移函数（MTF）的影响，并提出了解决方法。
首先，我们介绍了空间红外遥感相机的基本工作原理和成像过程，以及MTF的概念和作用。接着，我们深入探讨了制冷机
微振动对MTF的影响，发现这种振动会导致MTF降低，从
而影响成像的清晰度和准确度。随后，我们提出了多种解决方法，包括优化制冷机设计、改进光学系统、使用信号处理技术以及定期检查和维护制冷机。
最后，我们总结了空间红外遥感相机成像质量受多种因素影响，并提出了优化设计和推进技术创新的建议。通过不断的研究和实践，我们相信空间红外遥感技术的应用将会不断拓展，为国家安全和发展做出更大的贡献。
空间光学遥感仪器的十项主要技术指标浅析 空间光学是利用航天飞机、卫星、飞船、空间实验室、空间站等空间飞行器，利用光学手段对目标进行遥感观测和探测的科学技术领域。主要手段是把光波作为信息的载体收集、储存、传递、处理和辨认目标信息的光学遥感技术。 空间光学的优势有很多，一是对地观测优势，空间光学可以对地球环绕观测地球的每一个角落，可以对地表成非常清晰的像，对于大气观测，灾害预报，环境监测，资源探测等方面有很大的优势。二是太空没有国界的限制，地表100公里以上的区域还是一片各方都可以涉足的无主之地。三是对外观测，过去人们曾经建过很多地面望远镜，但是地面望远镜受到大气扰动的影响，达不到望远镜的衍射极限分辨率。空间望远镜处于真空环境下，受到大气扰动小，更有利于达到望远镜的衍射极限分辨率。 空间光学遥感仪器的主要技术指标有以下几项： 1）空间分辨率 空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或者大小，是用来表征影响分辨地面目标细节的指标。空间分辨率所表示的尺寸、大小，在图像上是离散的、独立的，它反映了图像的空间详细程度。空间分辨率越高，其识别物体的能力越强。 目前的空间遥感仪器基本上都是采用CCD或者CMOS作为探测器收集信息的，如果地面分辨率为1m，意味着CCD的一个像元对应地面宽度是1m。 空间分辨率示意图（资料来源：上帝之眼） 2）调制传递函数MTF 从信息角度来看，光学系统作为一个信息系统，输出的信息相对于输入的信息肯定会丢失一部分。我们常常使用对比度来表征这种信息，即MTF=（输出图像的对比度）/（输入图像的对比度），由于输出图像的对比度总是小于输入图像，所以MTF总是处于0-1之间。再根据不同的空间频率，即可获得系统的MTF图。
长波红外相机在轨扫描成像畸变消除控制策略 刘小勇;张宗存;曹开钦;孙德新;刘银年 【摘要】The control technology of a distortion control system for zoom scanning imaging was investigated to eliminate ground distortion of a long wave infrared camera on-orbit scanning imaging.A high-precision multi motor position synchronization algorithm was proposed taking the multi motor position synchronization of zoom scanning control into consideration .The synchronous positions of the zoom group motor and the compensating group motor at each point of the scanning time were set according to the design principle of zoom scanning imaging control.In particular,the zoom control system was designed to realize synchronous timing with the scanning control system ,calculate the running velocity of the motor every 0.01 s according to the current position and the next moment synchronous position ,and control the velocity of the motor in real time.The experimental results show that the position synchronization errors of the zoom group motor and the compensating group motor are within ±0.003mm and ± 0.002mm ,respectively ,and the maximum ground sample resolution deviation in the track direction is within ± 0.047 m .The images obtained from the long wave infrared camera in the process of continuous zoom scanning control are quite clear ,and the distortion has been significantly eliminated ,thus realizing zoom scanning imaging.%为消除长波红外相机在轨扫描成像的地面畸变,研究了变焦扫描成像畸变消除系统控制技术.针对变焦扫描控制的多电机位置同步要求,提出一种高精度多电机位置同步算
航天光学遥感器光学装调技术现状与展望 伏瑞敏;岳丽清 【摘要】航天光学遥感器工作于太空中,长期恶劣的空间环境及短暂发射入轨时的状态对光学系统的设计与装调提出了苛刻的要求,确保光学系统在轨像质优异是航天光学遥感器研制的关键技术.文章结合国际上航天光学遥感器的发展需求对光学系统装调技术及发展现状进行了分析、总结,提出了中国后续航天光学遥感器装调与测试技术的突破方向.%With the tough working environment in the space and the temporary state during the launching procedure, higher demands of the design and alignment of optical system are required. Based on the analysis and summarization on the present and developing state of alignment technology for optical system, which has been used to meet the development requirements for foreign space remote sensor, this paper presents the direction of the alignment and testing technology of domestic space optical remote sensor. 【期刊名称】《航天返回与遥感》 【年(卷),期】2011(032)003 【总页数】6页(P30-35) 【关键词】光学系统；装调技术；航天遥感；综述 【作者】伏瑞敏;岳丽清 【作者单位】西北工业大学，西安7100072;北京空间机电研究所，北京100190;北京空间机电研究所，北京100190
空间红外遥感相机制冷机微振动对MTF影响分析 空间红外遥感相机中的制冷机是保证仪器正常运行的核心部件之一。然而，制冷机在工作过程中会产生微振动，给成像质量带来一定影响。因此，本文以空间红外遥感相机的制冷机为研究对象，探讨其微振动对MTF影响的分析。 一、MTF的概念 MTF（Modulation Transfer Function，调制传递函数）是描述 光学成像系统分辨率的一个指标。它反映了光学系统对不同空间频率（或不同空间周期）的光学信号的传递特性。空间频率指的是被成像物体的空间结构中所变化的周期性。 MTF可通过光学分析进行计算和分析，它通常是频率的函数。MTF值的大小表示系统的能力来传递不同频率光信号的强度。MTF的典型特性曲线如下图所示。 二、制冷机微振动对MTF的影响 1.制冷机在工作过程中会产生一定的振动，导致光学元件的位 移和抖动。这些振动将引起光路误差，降低MTF值。 2.振动将破坏光学系统的稳定性和准确性。因此，在设计和调 试制冷机时，必须考虑并控制其振动影响，以确保精度和保证拍摄到的影像清晰。 3.制冷机微振动对MTF的影响是复杂的，因为它取决于振动
的频率和幅值、光学系统的特定设计和操作条件、光学元件的机械环境等多种因素。 4.目前，制冷机微振动对MTF的定量分析仍需进一步研究， 以便对成像质量产生的影响进行更准确的评估。 三、制冷机微振动对MTF影响的分析方法 1.分析制冷机产生的微振动频率和幅值，并将其与实际成像系 统的MTF特性进行比较。 2.采用数值仿真或实验测试的方法来确定制冷机微振动与 MTF的关系。 3.进行灵敏度分析，研究制冷机微振动对MTF的敏感度，以 找到最优的调节参数和系统设计参数。 4.对比对不同质量、不同型号的制冷机的微振动对MTF产生 的影响，并选择合适的制冷机以确保系统的稳定性和准确性。 四、结论 通过上述分析可以得出制冷机在运行时会产生微振动，降低空间红外遥感相机的MTF值。在实际运用中，需要对制冷机的 振动情况进行综合分析，优化设计参数，降低振动幅值和频率，以保证系统的成像质量。在生产制造制冷机的过程中，也需要进行精细调试和质量检测，确保制冷机具有良好的稳定性和低振动的运行特性。五、解决制冷机微振动对MTF影响的方法
MTF值与镜头成像质量 分辨率和反差是摄影镜头的两大重要指标 分辨率(Resolution)又称分辨力、鉴别率、鉴别力、分析力、解像力和分辨本领，是指摄影镜头清晰地再现被摄景物纤微细节的能力。显然分辨率越高的镜头，所拍摄的影像越清晰细腻。它的单位是“线对/毫米”。它的优点是可以量化，用数据表示，使结果更直观、更科学、更严密。 反差(Acutance)又称鲜锐度、明锐度，是摄影镜头鲜明地再现摄景物中间层次、暗部层次、低反差影纹细节、微弱亮度对比和微妙色彩变化的能力。反差高的镜头，所成影像轮廓鲜明、边缘锐利、反差正常、层次丰富、纹理细腻、影调明朗、质感强烈、色彩过渡柔合、彩色还原真实、自然。显然以上这些特性是优质摄影镜头不可缺少的素质，然而摄影镜头的反差，很难简单地用数据表示，也很难用普通的仪器测试出来，人们通常是只凭主观感觉，定性地进行评述。 佳能 EF 85mm F1.2 L 实拍效果（EOS 5D） （图片来源：https://www.doczj.com/doc/a419207473.html,） 分辨率和反差的综合表现，被称为清晰度(Clarity)。很明显，分辨率和反差是全面评价一只摄影镜头成像质量的两大重要因素。分辨率高而明锐低的镜头，所成影像轮廓不
鲜明，边缘不锐利，反差灰暗、影调平淡，给人的视觉感受反而不清晰。一些中档日本镜头、很多俄罗斯镜头和多数国产镜头就是如此。而某些德国镜头，虽然分辨率并不高，但其反差相当高，仍不失为一只优秀的镜头。当然，如果反差和分辨率都很高，才真正是一只理想的 摄影镜头。然而这种镜头非常难得，只有经过严格检验并反复挑选的德国名牌定焦摄影镜头和极少数日本名牌摄影镜头，才能兼有这两种素质。 在这里要提到一点是，很多非光学专业的影友用拍摄实物(无论是文字、建筑、风 景还是人像)的方法去评价、比较不同镜头的成像质量，他们所得到的结果，往往正是分辨 率和反差的综合视觉感受，甚至于更多的偏重于反差。因为人眼对每毫米以内几十甚至上百条黑白线对的分辨率区别是很难判断的。而恰恰是分辨率稍低而反差高的镜头给人眼的视觉感受比分辨率稍高而反差低的镜头更清晰，因为人眼视觉的这个特性，以此评价镜头成像质量是无可非议的，但以此否定分辨率的测试结果，则是不科学的，对于这一点德国蔡司公司亥依那克纳 (Erich。Heynacner)先生早已有过专论。 那么，有没有寻摄影镜头的分辨率和反差进行综合评价的方法呢？有没有对摄影镜头的光学成像质量进行全面分析评价的更科学、更精确的方法呢？答案是非常肯定的，这就是关于摄影镜头的成像质量的光学传递函数（MTF）的表示方法。 【按：对于数码摄影而言，本节概念完全适用于整个相机——“镜头+机身”，可 以说：分辨率和反差是衡量数码相机成像质量的两大重要指标】。 光学传递函数是全面评价摄影镜头的最佳方法光学传递函数，简称OTF(Optical Transfer Function)，是近30年以来光学领域里一个十分引人注目的前沿课题，也是近十几年以人们更加关注的一门新兴学科——“信息光学”的重要组成部分。1948年，美国人谢德(O。Schade)第一次用光学传递函数的方法，以全新的观点来评价电视摄影系统的成像质量，并获得了巨大的成功。在此后的五十年代和六十年代里，许多光学专家又继续做了大量的理论研究工作和实践工作，使光学传递函数的理论更加完善。现在，光学传递函数的方法已被全世界普通地用于光学自动控制的设计过程、光学设计结果的评论和光学镜头质量的检测等方面。在评价摄影镜头成像质量的优劣方面，光学传递函数的评价方法是最全面、最客观、最科学、最严格、最完善的方法。同时也只有通过光学传递函数，才以把摄影镜头的分辨率和反差两大光学
两端固支屈曲梁准零刚度隔振器的微振动隔振性能分析王云峰;李博;王利桐 【摘要】航天器微振动具有幅值低、频带宽的特点,传统的被动隔振器难以对其有效隔离,两端固支屈曲梁准零刚度隔振器具有高静刚度低动刚度特性,且避免了铰接引入的间隙和摩擦,可适用于微振动隔振;对该隔振系统的动力学特性和隔振特性进行了分析;推导了屈曲梁正负刚度并联系统的零刚度条件,利用谐波平衡法得到系统阻尼、扰动幅值对系统隔振性能的影响;通过SIMULINK仿真对隔振系统的性能进行了验证.结果表明,该隔振系统低频隔振性能优于线性系统,可有效隔离微振动.【期刊名称】《振动与冲击》 【年(卷),期】2018(037)015 【总页数】6页(P124-129) 【关键词】固支屈曲梁;准零刚度(QZS);微振动;隔振 【作者】王云峰;李博;王利桐 【作者单位】天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室,天津300458;天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室,天津300458;天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室,天津300458 【正文语种】中文 【中图分类】TH212
航天器微振动通常是指在空间微低重力环境下由航天器上活动部件工作产生的一种幅值较低(微米级)、带宽位于1～1 kHz的振动或扰动[1]。产生微振动的活动部件有控制力矩陀螺(Control Moment Gyro, CMG)、太阳翼驱动机构(Solar Array Drive Assembly Mechanism, SADAM)以及动量轮(Momentum Wheel Assembly, MWA)等[2]，由于空间环境阻尼较小，整星抖动会长时间持续存在， 影响相机等高精度敏感设备正常工作。因此，减少微振动向相机有效载荷的传递，对提高相机成像质量具有重要意义。 振动隔离是抑制微振动传递的有效途径[3]，由隔振理论可知，当激励频率大于系 统固有频率的倍时，系统开始隔振。因此，固有频率越低，隔振系统隔振频带越宽，但是系统刚度越小，静位移越大。所以一般被动隔振会遇到隔振频带越宽则稳定性越差的矛盾，而准零刚度系统可以实现高静刚度-低动刚度的目标，具有较高的理 论和应用价值[4]。 准零刚度系统一般是通过正刚度和负刚度系统并联来实现，典型的准零刚度系统结构型式是使用线性竖向弹簧和斜向弹簧并联[5-9]，其他实现准零刚度的途径还有：利用空气弹簧[10]、碟形弹簧[11]、凸轮-弹簧机构[12]、电磁铁[13]、欧拉屈曲梁等。其中欧拉屈曲梁准零刚度系统通过使用欧拉屈曲梁提供负刚度，与正刚度弹簧并联，具有较好的低频隔振性能。 文献[14]中屈曲梁两端通过铰接与负载和基座相连，由于铰接中存在间隙，不利于微振动隔振[15]，Platus[16]利用两端固支屈曲梁建立竖向准零刚度隔振系统，有效避免铰接间隙的影响，但未对固支屈曲梁结构参数对隔振性能的影响展开深入分析。Benjamin等[17]将两端固支屈曲梁准零刚度隔振器用于振动和冲击隔离研究，取得明显的隔振和隔冲效果，但文中屈曲梁负刚度中忽略了高阶项的影响，并且未从理论上对系统的整体动力学特性进行分析。
“资源三号”卫星多光谱相机技术 范斌;蔡伟军;张孝弘;黄颖;焦文春 【摘要】The multi-spectral camera mounted on ZY-3 satellite has been developed according to the requirement of a mapping camera. Many advanced techniques have been adopted for image quality of the camera. High MTF and low distortion of the lens with wide field of view have been reached by off-axis TMA system. High stability has been achieved by flexible fixing technique. The radiometric quality of the camera system has been improved by high integration and low noise technology of the electrocircuit. By testing in orbit,the functions and performances of the camera are completely meet and some beyond the requirements. The camera intrinsic parameters remain stable. After geometrical test and correct ,the location accuracy achieves high level. The paper describes the technology of design, fabricating, alignment and tests of the camera. The result will be usefull for the development of other similar cameras.%＂资源三号＂多光谱相机按照测绘相机的要求开展研制,采用了离轴TMA光学系统、柔性卸载技术、高集成与低噪声电路技术等多项先进技术保证相机成像品质,在轨测试 显示,多光谱相机功能、性能满足研制要求,关键项目性能优于指标要求,内方位元素保持高精度稳定,经过几何检校后,定位精度达到国际先进水平。文章论述了多光谱 相机的设计、制造、调校、试验等相关技术,可以为后续同类相机的研制提供参考。【期刊名称】《航天返回与遥感》 【年(卷),期】2012(033)003
红外光电成像系统MTF测试技术分析 章文炳;林杰 【摘要】本文对红外光电成像系统MTF测试技术进行了分析,阐述了MTF测试技术的概念和MTF倾斜目标靶测试原理,并对MTF测试受狭缝的影响进行了说明,还将红外光电成像系统MTF测试斜缝法与斜刀口进行了对比,最后总结了红外光电成像系统MTF测试技术的要点,旨在提高MTF测试技术促进红外光电系统成像的质量.%This paper analyzes the infrared photoelectric imaging system MTF test technology, expounds the concept and MTF MTF test technology of inclined target test principle and test of MTF by slit effect are described, also infrared photoelectric imaging system MTF test method and oblique edge inclined seam are compared, finally summed up the main points infrared photoelectric imaging system of MTF testing technology, quality testing in order to improve the MTF technology for imaging infrared photoelectric system. 【期刊名称】《电子测试》 【年(卷),期】2017(000)007 【总页数】2页(P96-97) 【关键词】红外光电成像系统;MTF测试技术 【作者】章文炳;林杰 【作者单位】福建师范大学闽南科技学院,福建泉州,362332;福建师范大学闽南科技学院,福建泉州,362332
“高分四号”卫星凝视相机的技术特点 马文坡;练敏隆 【摘要】“高分四号”卫星凝视相机具有高时间分辨率、较高空间分辨率和较大 成像幅宽的特点。它包含可见光近红外（VNIR）通道和中波红外（MWIR）通道，VNIR通道有5个谱段，MWIR通道有1个谱段，具备昼夜成像能力。相机光学 系统为折反射系统，采用分色片实现VNIR与MWIR谱段分离，利用旋转滤光轮 将入射VNIR辐射分成5个谱段。VNIR焦面组件采用全局电子快门CMOS面阵 探测器；MWIR焦面采用HgCdTe面阵探测器，由脉冲管制冷机制冷到80K。MWIR谱段采用两个黑体进行星上定标。基于用户需求和地球静止轨道环境开展 了相机与卫星平台一体化设计、光学系统力学和热学稳定性设计、微振动抑制设计、活动机构长寿命高可靠性设计。%The multispectral staring camera on board GF-4 satellite has the characteristics of high tem-poral resolution, higher spatial resolution and wider coverage. It includes visible and near infrared (VNIR) channel and middle wave infrared (MWIR) channel. The VNIR channel has five spectral bands, while MWIR channel has one spectral band with day and night imaging capability. Its optical system adopts a catadioptric system. A dichroic beam-splitter is utilized to separate VNIR spectral bands from MWIR spectral band, and a filter wheel assembly is used to split the in-coming VNIR radiant flux into 5 spectral bands. The VNIR focal plane assembly uses CMOS area array detector with global shutter, while the MWIR focal plane assembly uses HgCdTe area array detector cooled to 80K by pulse tube cooler. On board calibration of MWIR spectral band is achieved with two blackbodies. Integrated design
高分辨率相机对安装底板微振动幅值的要求分析 刘涌;王巧霞;孙欣;高征 【摘要】相机安装底板作为卫星和相机的接口,其微振动量级对卫星、相机都很重要.总体设计经常把相机视为刚体,忽略了相机弹性和扰振频谱的耦合,使得计算出现误差.文章将相机视为弹性体,利用有限元软件和CODEV建立了结构、光学模型,分析了安装底板1μm平动位移以及0.1″转动位移对相机像移的全谱段影响,并反推得到了相机对安装底板微振动的频域要求.结果显示,以像移不超过0.35个像元(像元大小7μm)为指标,某分辨率1m的相机的安装底板在敏感频率处的平动位移幅值不应超过0.01μm,角位移幅值不应超过0.003″,该分析可以为总体设计初期提供参考.%As the interface between satellite and camera, the micro-vibration amplitude of mounting flange is very important. At present, the micro-vibration requirement is put forward with the camera regarded as a rigid body, which ignores the coupling of inherent characteristic mode and micro-vibration spectrum, and then leads to the calculation error. In the article, the camera is regarded as an elastic body and the structural-optical model has been created by the finite element software and CODEV soft ware. The influence on imaging quality of 1μm translation displacement and 0.1″ rotational displacement on mounting flange in whole frequency do-main is analyzed, and the frequency requirement of micro-vibration on mounting flange is acquired. The result shows that the pixel displacement indicator is no more than 0.35 pixel(size of 7μm), so for a 1m camera the amplitude of the translational displacement on mounting flange should be no more than 0.01μm and the rota-tional displacement
红外相机共孔径双波段成像光学系统 汤天瑾;李岩 【摘要】针对双波段成像系统可以有效提升红外相机的目标探测与识别能力,选择了折反射式双波段系统结构形成,提出共孔径分光路中波红外和长波红外双波段成像光学系统.2个谱段共用卡塞格林主光学系统,采用分色片实现双谱段分光.分光后2个谱段采用相互独立的中继透镜组,通过二次成像,实现双波段冷光阑100％匹配.2个谱段焦距均为800 mm,工作谱段为3.7 μm～4.8μm和7.7 μm～10.3μm,中波和长波的F数分别为2.3和2.8,视场角为1.2°,该光学系统各谱段在各自乃奎斯特频率处调制传递函数接近衍射极限,可满足实际使用需求. 【期刊名称】《应用光学》 【年(卷),期】2015(036)004 【总页数】6页(P513-518) 【关键词】光学设计;双波段;红外;共孔径 【作者】汤天瑾;李岩 【作者单位】北京空间机电研究所,北京100080;北京空间机电研究所,北京100080 【正文语种】中文 【中图分类】TN216 引言
红外成像系统主要用于探测目标的自身辐射，能够把物体表面发出的红外辐射分布转换为可见光图像，从而将人类的视觉感知范围由传统的可见光光谱拓展到红外辐射光谱区。因此，红外成像系统具有隐蔽性好、不受光照条件限制、抗干扰能力强、可实现远距离和全天时工作的优点。高分辨率、高灵敏度的红外成像系统在空间遥感器领域占有极其重要的地位，已经广泛应用到民用和军事的各个领域。 随着伪装技术的不断发展、使用区域和气候温度的范围不断扩大，目标探测和识别的难度也不断增大。单一红外谱段的探测已经很难满足各类不同的需求，探测景物的多波段红外辐射成为提高红外成像系统探测效能的有效手段之一。根据普朗克黑体辐射定律，中波红外主要用于观测高温事件，长波红外谱段主要用于探测常温物体轮廓。因此，利用多个波段的成像特点，根据目标和背景的辐射与反射特性，对2个波段红外辐射同时进行探测可以获取更多的目标信息，且能够在存在杂乱回波的情况下探测目标，从而有效剔除探测目标的伪装信息，提高目标的探测效率和识别能力。早在20世纪60年代，英国就已经成功研制了双色SPPRTIE探测器，并在此基础上研制了双色热红外成像仪。20世纪70年代末，中、长波双波段红外 成像系统已在欧美军方得到广泛应用。目前，国内已经有多家科研机构开展了红外双谱段成像系统的研究。本文在对红外双波段成像系统深入研究的基础上，设计了一种折反射式双波段成像光学系统，工作谱段分别为3.7μm～4.8μm 和 7.7μm ～10.3μm，两谱段焦距均为800mm，F数分别为2.3和2.8，视场角 1.2°，仿真分析结果表明，成像像质接近衍射极限，完全能够满足红外探测系统的使用需求。 1 光学系统结构形式 传统的红外相机光学系统结构形式一般有3种：折射式、反射式和折反射式。由 于大口径、高品质的透镜材料难于获取，红外透镜材料种类少且宽谱段色差不易消除，大口径折射式镜头难以实现；反射式系统无色差，多波段系统可共用口径，但
Image sharpness 图像锐度〔解析度〕 锐度无疑是最重要的摄影图像质量的评价因素：它是关系到图片中有多少细节可以被辨认的最密切因素,但它不是唯一的重要因素.其他重要因素包括色差〔与锐度密切相关〕,噪音,动态X围〔与噪声密切相关〕和色彩还原性等等. 锐度被定义为拥有不同色调或颜色的两个区域之间界限的清晰程度.它可以由空间频率逐渐增加的条状图形的图像质量来说明.顶端部分是一个用来测试相机/镜头组合的测试标版,标版图像是锐利的,其边界变化是突然的,而不是渐进的.底下部分是一个高质量35mm透镜对测试标版成的一个0.5mm长的图象<图像成在胶片或图像传感器表面>.图像变模糊了.所有镜头,包括最好的镜头,对图像都有某一程度的模糊效果. 比较差的镜头对图像的模糊作用比好的镜头严重的多. 例如,一种测量锐度的方法是使用边界上升距离<"距离〞用像素、mm或图象高度的几分之一做单位> ,即边界上,像素亮度由边界后方像素亮度的10%上升到90%的距离. 这叫10-90%上升距离. 虽然上升距离是一种较好的图象锐度表示方法,但它有一个限制——它无法由一个图像系统的各个组成部分的锐度来计算整个图像系统的锐度. 要避免这个问题,所有的测量就都要按频域X围来计算.频率用周期或单位距离内的线对数来表示,线对每毫米
“高分四号”卫星凝视相机设计与验证 练敏隆;石志城;王跃;董杰 【摘要】On December 29, 2015, GF-4 satellite, the first high resolution optical remote sensing satellite in geostationary orbit of China, was successfully launched at Xichang satellite launching center. As one of the most important optical payloads on the satellite, the staring camera made by Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity has capability of obtaining visible light and near infrared spectrums images with 50m GSD and middle infrared spectrums images with 400m GSD. This paper introduces the GF-4 camera in the aspects of composition and operating principle, critical techniques and their implementation, and in-orbit operation and tests. The in-orbit test results are also given in the paper.%2015年12月29日，中国第一颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星—“高分四号”卫星在西昌卫星发射中心成功发射，星上装载的北京空间机电研究所研制的高分辨率光学遥感凝视相机，可以获取星下点可见光近红外谱段（全色及多光谱）50m地面像元分辨率、中波红外谱段400m地面像元分辨率图像，地面覆盖超过400km´400km。文章介绍了该相机的组成及工作原理、相机的关键技术 及实现情况，给出了地面测试与试验结果，对在轨运行和测试情况进行了简单介绍，列出了在轨测试的主要结论。 【期刊名称】《航天返回与遥感》 【年(卷),期】2016(037)004 【总页数】8页(P32-39)
遥感卫星扰振对TDICCD相机图像影响的仿真与分析 遥感卫星扰振对TDICCD相机图像影响的仿真与分析 摘要：本文对遥感卫星在轨运行过程中的扰振对TDICCD相 机图像品质的影响进行了仿真与分析，通过建立一个基于波导理论的遥感卫星扰振模型，利用ZEMAX软件进行仿真，得 出了不同扰振条件下相机图像的MTF曲线和PSF图像，分析 了扰振对相机光学系统的调焦精度和像差能力的影响，并提出了一些减小扰振影响的建议。 关键词：遥感卫星、扰振、TDICCD相机、光学系统、MTF、PSF 1.引言 随着遥感技术的不断发展，遥感卫星的重要性正在不断提高。然而，在卫星在轨运行过程中，由于扰振等因素的影响，对其拍摄的图像品质造成了一定的影响。因此，在卫星设计和制造过程中，需要充分考虑这些因素的影响，以提高卫星图像品质。 2.遥感卫星扰振模型的建立 为了研究扰振对TDICCD相机图像品质的影响，我们建立了 一个基于波导理论的遥感卫星扰振模型。该模型包括卫星结构、电子系统、电磁环境等多个因素，通过对每个因素的分析和建模，得出了卫星在运行过程中的扰振特征，并利用ZEMAX 软件进行仿真。在仿真过程中，我们分别设置了不同扰振条件
下的MTF曲线和PSF图像，并记录下相应的数据。 3.扰振对相机光学系统调焦精度的影响 在进行仿真分析后，我们发现扰振对相机光学系统的调焦精度具有一定的影响。当扰振强度较大时，相机的调焦精度会下降，从而导致图像的模糊程度加大。而当扰振强度较小时，相机的调焦精度受到的影响较小，图像的清晰度仍然比较高。 4.扰振对相机像差能力的影响 除了调焦精度之外，扰振还对相机的像差能力造成了一定的影响，导致图像出现色差等问题。当扰振强度增加时，相机的像差程度也会加大，从而导致图像品质的下降。同时，不同类型的扰振对像差的影响程度也不尽相同，需要根据具体情况进行相应的分析和处理。 5.减小扰振影响的建议 为了减小扰振对TDICCD相机图像品质的影响，我们提出了 以下建议： （1）在卫星设计和制造过程中，需要充分考虑扰振因素的影响，合理设计卫星结构和电子系统。 （2）在运行过程中，需要对卫星进行实时监测和调整，及时 发现和解决扰振问题。
遥感基础与应用 常见的资源遥感卫星及其数据 学院：资源与环境学院 专业：地理信息系统 班级：XX级2班 学号：201XXXXX 姓名：XXX 指导教师：XXX 时间：2013-4-29
常见的资源遥感卫星及其数据 前言: 遥感卫星（remote sensing satellite ）用作外层空间遥感平台的人造卫星。用卫星作为 平台的遥感技术称为卫星遥感。 通常，遥感卫星可在轨道上运行数年。 卫星轨道可根据需要 来确定。遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域， 当沿地球同步轨道运 行时，它能连续地对地球表面某指定地域进行遥感。 所有的遥感卫星都需要有遥感卫星地面 站，卫星获得的图像数据通过无线电波传输到地面站， 地面站发出指令以控制卫星运行和工 作。 常见的遥感卫星有美国陆地卫星、法国 SPOT 卫星、中巴资源卫星等等。 美国陆地卫星（Landsat 系列） RBV 是陆地卫星1~3号上携带的一套传感器，其全称是反束光导管摄像仪，简称 RBV. 在Lansat-1， Lansat-2上有三个波段： RBV1波段：蓝绿波段，波长范围是 0.475卩m~0.575 ym RBV2波段：红黄波段，波长范围是 0.580卩m~0.680 ;m RBV3波段：红外波段，波长范围是 0.690卩m~0.830 ym 在Lansat-3上RBV 改成两台并列式，只有一个全色工作波段 0.505 y m~0.705ym Lansat-1, Lansat-2的RBV 的空间分辨率为 80m ，而Lansat-3上的RBV 全色图像分辨率为 40m 。 犹豫RBV 的图像质量不如 MSS,故从Landsat-4开始取消了这种传感器。 2. MSS 多光谱扫描仪 MSS,是 Lansat-1. Lansat-2, Lansat-3, Lansat-4, Lansat-5上都携带的传 感器，其数字产品是 MSS 磁带，地面分辨率是 80m 。一景MSS 影像数据大约有 2340 个扫描行，每一个扫描行有 3240个像元（像素）点，而一景 MSS 影像对应的实际地面 面积是185km*185km,所以像元点的实际大小对应地面为 的波段为: 3. TM TM 称为专题绘图仪，是Lansat-4, Landsat-5上携带的传感器，其数字产品是TM 磁带。 TM 的波普范围比 MSS 大，工作波段多，共有 7个，分别是: TM1波段：蓝光波段，波长范围是 0.45 y m~0.50 ym 陆地卫星（Landsat ）是美国地球资源卫星系列。卫星作用是美国用于探测地球资源与 环境的系列地球观测卫星系统，曾称作地球资源技术卫星（ ERTS ）。按传感器可分为 三类： RBV 1. 79m*57m 。MSS 传感器所采用 MSS4波段：蓝绿波段，波长范围是 MSS5波段 红蓝波段，波长范围是 MSS6波段 红外波段，波长范围是 MSS7波段：红外波段，波长范围是 0.5 y m~0.6 y m 0.6 y m~0.7 ym 0.7 y m~0.8 y m; 0.8 y m~1.1 ym