推扫型TDICCD光学遥感器动态成像研究

第14卷　第2期

2006年4月

光学精密工程

Optics and Precision Engineering

Vol.14　No.2

Apr.2006

收稿日期:2005211222;修订日期:2006212218. 基金项目:863重大专项(No.863222521213B )

文章编号　10042924X (2006)022*******

推扫型TD I CCD 光学遥感器动态成像研究

赵贵军1,2,陈长征1,2,万　志1,关英俊1,2,李宪圣2,任建岳1

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039)

摘要:针对基于推扫技术的TDI CCD 空间光学遥感器动态成像试验,研制了一套检测系统。在系统中,设计了模拟卫星推扫的双支承U 型结构精密转台。搭载遥感器,以角速度0.555°/s 在±5°的范围内转动时,转台稳速控制精度达到

0.3%。设计了一种奈奎斯特频率靶标,在每组矩形垂直靶条间加入公差为a/n 的等差级数间隔靶条,解决了遥感器推

扫时CCD 像元与垂直靶条像匹配不确定性问题,使配准简化,提高了测量结果的准确性。试验结果表明:遥感器获得了垂直、水平及45°方向的0视场,±0.86视场奈奎斯特频率靶条像,验证了采用推扫技术的TDI CCD 遥感器所具有的高品质。关　键　词:应用光学;光学遥感器;TDI CCD ;推扫技术;位错靶标;像质评价中图分类号:TP73 文献标识码:A

Study on dynamic im aging on push 2broom

T DI CCD optical remote sensor

ZHAO Gui 2jun 1,2,CH EN Chang 2zheng 1,2,WAN Zhi ,GUAN Ying 2jun 1,2,L I Xian 2sheng ,REN Jian 2yue 1

(1.Changchun I nstit ute of O ptics ,Fi ne M echanics and Physics ,Chi nese A cadem y of

S ciences ,Chan gchun 130033,Chi na;2.Grad uate S chool of t he Chi nese A cadem y

of S ciences ,B ei j i ng 100039,Chi na )

Abstract :For t he dynamic imaging test of p ush 2broo m TDI CCD (Time Delay Integratio n Charge Cou 2pled Devices )space optical remote sensor ,a kind of special test system was designed.A p recise rotary platform wit h dual bearing and a U type f rame was designed to simulate t he satellite p ush 2broom in t he system.Wit hin ±5°range it could be t urned at t he angle rate of 0.555°/s wit h rotary precision of 0.3%wit h t he remote sensor being carried.A drone at Nequist Frquency was designed in which bar target in a/n tolerance of arit hmetical p rogression was added between each group rectangle vertical bar in t he drone.When t he remote sensor worked under p ush 2broom mode ,t he problem of t he matching uncertainty between t he target image and t he CCD pixel be solved ,which could simplify t he regist ra 2tion and imp rove t he measuring accuracy.The result s p rove t hat t he drone image can be obtained at t he Nequist Frquency in t he field of view of 0and ±0.86in t he vertical ,horizontal and 45°directions.TDI CCD remote sensor is p rovided wit h high imaging quality based on p ush 2broom technique.

K ey w ords :applied optics ;optical remote sensor ;TDI CCD ;p ush 2broom technology ;alternate loca 2

tio n target ;image quality evaluation

1　引　言

近年国际空间对地观测光学遥感器发展趋势已证明,基于推扫技术的TDI CCD光学遥感器最具大视场、高分辨力的成像潜力,是未来对地观测光学遥感器发展的方向[123]。

为验证基于推扫技术的光学遥感器的高品质,在实验室条件下,需要对研制的遥感器的动态像质进行综合评价。对于TDI CCD光学遥感器,由于遥感器要实现大视场,CCD焦平面通常采用多片CCD拼接技术,现有技术已使CCD焦平面长度达到300mm以上。在试验室环境下模拟遥感器推扫成像时,为验证遥感器的成像质量,具有说服力的方法是获得奈奎斯特频率靶条像,但用常规的方法来实现CCD像元与目标靶条匹配将非常困难。本文研究了一种新的试验方案,把具有一定位错关系的奈奎斯特频率靶标放置在室外建筑物的合适位置,用专门设计的双支承结构U 型精密转台来控制光学遥感器,实现了遥感器的推扫成像和CCD像元与奈奎斯特频率目标靶条匹配,获得了理想的室外靶标像。

2　TDI CCD推扫动态成像基本理论

由于TDI CCD探测器在成像时是以不同的像元对被摄景物的同一点进行多次重复曝光,并对这些曝光的能量进行光电转换和积累,因此,在其成像过程中,电荷的转移速率和方向必须与影像的对应像点的移动速率和方向完全相同,否则就会产生像移[4]。速度失配引起的调制传递函数的退化仅仅作用于TDI方向。虽然TDI CCD级数可以用于提高信噪比,但级数越多,对运动速度的同步要求越高[5],采用96级积分时,同步精度控制在1%以内[6]。针对推扫型TDI CCD光学遥感器,经过计算,本文的研制方案要求同步精度达到0.3%。

星载遥感器在空间轨道处进行成像时的卫星星下点速率V为[7]:

V=

R e GM e

(R e+H)3/2

,(1)

式中,R e-地球半径;G-万有引力常数;M e-地球质量;H-卫星预定轨道高度。

地面景物成像在遥感器焦面处的像移速率v′由下式计算:

v′=f×(V/H),(2)式中,f′-遥感器光学系统的焦距,V/H-星载遥感器成像的速高比。

遥感器成像时的CCD积分时间T为:

T IN T=d/v′,(3)式中,d-CCD像元尺寸。

速率失配误差造成的M TF衰减用下面方程表示[8]:

M TF TDI(f x)=

sin(πN d error f x)

N sin(πd error f x)

=

sin c(N d error f x)

sin c(d error f x)

,(4)式中,f x-空间频率,N-TDI级数,d error-相邻二次曝光误差。

位置误差与d error与速率误差△V的关系是:

d error=|△V|T IN T,(5)式中,T IN T-TDI CCD积分时间

3　室外动态成像检测系统设计

模拟推扫型TDI CCD光学遥感器室外成像与该遥感器形成推扫的转台、大气、分辨力靶板及安置分辨力靶板的建筑物等有关。室外成像的系统组成如图1所示:

图1　动态成像示意图

Fig.1　Dynamic imaging sketch

?室外成像实验室

?模拟遥感器

?形成推扫的转台

?分辨力靶板

?安置分辨力靶板的建筑物

3.1　分辨力靶板设计

用于模拟遥感器室外成像演示验证的分辨力靶板的黑白靶条,必须满足一定条件,才能成像。

?TDI CCD物方像素宽度与黑白靶条的宽

度相同

292 光学　精密工程 第14卷

?TDI CCD列的方向与推扫方向平行

?TDI CCD的像元行或列与横或竖的黑白

靶条像重合

?黑白靶条对比度不小于10

3.1.1　奈奎斯特频率靶板的设计方案

奈奎斯特频率是TDI CCD光学遥感器成像的最高空间频率,分辨出代表奈奎斯特频率的靶条,就能较好地评价遥感器的成像质量。

确定黑白靶条宽度A与模拟遥感器焦距f′,像元尺寸a与靶板之间的距离l有关,即

A=

a

f′

l,(6)

其中模拟遥感器焦距与像元尺寸已知,而距离l 未知,需准确测量距离l。为此,专门对作为主目标楼安装靶板的位置,从室外成像实验室对其进行了激光测距,测得l=2784m。已知TDI CCD 像元尺寸为α=13μm,焦距f′=1m。代入上式计算,黑、白靶条宽度为:

　A=13×10-6

1

×2.784×103=0.036m

=36mm,(7)

模拟遥感器为推扫型96级TDI CCD光学遥感器,为使模拟遥感器在转台形成一次推扫可获得竖向黑白靶条像,必须解决竖向靶条与TDI CCD物方像不重合的问题。

如果奈奎斯特频率靶标线条像与像元间位错为s(s≤d/2,d为CCD像元尺寸),可将一块竖向靶标的图案分为n组,每组含4对奈奎斯特频率的明暗线条,各组间设定公差为a/n(a为相邻黑白靶条中心间距)的等差级数间隔,将各组排成一线,则在TDI CCD线阵方向不加任何调整的条件下,也可以找到两组图案,使其位错量小于a/ (2n),可得到靶标的最小位错M TF为[9]:

静态测试时:

　M TF m=1-2a

2na =1-

1

n

　(当s=a

n

),(8)

动态测试时:

M TF m=2

a

(

a

2

-a

2n

)=1-

1

n

(当s=a

2

-a

2n

),

(9)

在分辨靶板方案实际设计时,将竖条纹分成20组,每组4黑4白条纹,各组错开1/20靶条宽度,则静态、动态测试的最小位错MTF m=0.95。

黑白靶条宽度为36mm,则每个竖靶条组错位3.6mm,在实验中,竖靶条部分定位精度不低于0.2mm。在分辨力靶板左侧加一排横奈奎斯特频率靶条,在左侧各加一组+45°和-45°奈奎斯特频率斜靶条,设计的分辨力靶板方案如图2所示

。

图2　奈奎斯特频率位错靶标

Fig.2　Alternate location bar target at the Nequist Frequency

3.1.2　黑白靶条调制度测试

取一小块靶样条,在试验室中用Lamda9(紫外/可见/近红外)分光光度计分别测出亮条和暗条在可见光波段的积分反射比ρbright和ρdark,则得到样条的调制度:

M=

ρ

bright-ρdark

ρ

bright+ρdark

=

84.17%-6.71%

84.17%+6.71%

=0.85,(10)对比度:

γ=

ρ

bright

ρ

dark

=

84.17%

6.71%

=12.5,(11) 3.2　转台的技术及使用方案

模拟遥感器在室外成像需采用形成推扫的转台。形成推扫的转台转速高低与均匀性如何,直接影响模拟遥感器的室外成像。

其主要要求是:

转台模拟卫星推扫的速度,由式(1)计算得到卫星星下点角速度为:0.555°/s;

转台速度均匀,所形成推扫的速度应与TDI CCD成像电路速度匹配。

3.2.1　转台机械系统方案

转台俯仰转动。安装在转轴上的模拟遥感器将对轴系产生在含轴的线平台面的重力矩,为消除此影响,必须采用双支承完成。在双支承方式中选取一端主支承,另一端辅助支承的机械系统方案。方案如图3所示。

392

第2期 赵贵军,等:推扫型TDI CCD光学遥感器动态成像研究

图3　精密转台机械系统示意图

Fig.3　Sketch on mechanical system of exactitude

revolving platform

在主支承端,采用插入端方式定位,约束5个自由度,不约束绕轴心线转动的自由度,因此端定位精度高,刚度大,驱动与角位移测量精度高,可作为驱动与测量端,安装电机与编码器。经测试,主支承水平轴空载情况下晃动量均方根值为0.19″,峰值为0.6″,径向跳动量1.67μm,轴向窜动量1μm;,晃动量均方根值为0.47″,峰值为1.69″,径向跳动量2.25μm,轴向窜动量1μm。

在辅助支承端,对在含轴心线平面内重力矩起支承作用,其它自由度不约束,或约束力较小,不对转台精度构成影响。在转台的主支承与辅助支承用高刚度底板联接,形成承受能力强的转台整体。在转台底板下安装3个调平组件,用于转台的水平调整,便于与分辨力黑白靶条对齐。主支承与辅助支承间轴系用U型板联接,U型板上安放模拟遥感器。

3.2.2　转台控制管理方案

转台的控制管理由电源、转台控制器、电机、编码器与管理计算机组成,如图4所示。

转台控制器由PMAC卡、PMAC卡控制软件,驱动器、驱动器控制软件构成;光电编码器电子学输出信号经过了200倍细分;精密电机,选用合适的转动惯量、转矩、转速及电流、电压的特性参数;电机接受管理计算机的指令,按规定速度转动,驱动转台。转台编码器输出转轴位置信号,反馈给转台控制器,由转台控制器检测二者之差,确定转台电机快转或慢转,然后达到指标要求的稳速精度

。

图4　精密转台控制系统示意图

Fig.4　Sketch on control system of the exactitude revolving platform

3.2.3　转台的使用方案

模拟遥感器室外成像前,首先调好TDI CCD 列方向与竖靶条的平行,然后装配调试转台,使其模拟卫星推扫的速度在±5°的范围来回转动,其角速度为0.555°/s,转台控制精度为0.3%。

管理计算机输送给转台控制器的速度指令与给样机CCD成像系统的行频指令一致。当转台速度均匀性达到一定精度时,转台承载的模拟遥感器可与其TDI CCD行频速度匹配转动,最后可得到在TDI CCD列方向清晰的图像。

在转台研制时,已采用必要的措施保证TDI CCD的行方向与转轴轴心线平行。在转台形成推扫成像前,要调3个调平组件,使TDI CCD的列与分辨力靶条的像平行。

4　成　像

室外成像的实验条件汇总如下:

物距:2.784km(ND23000激光测距机,σ= (5+3×10-6)mm

遥感器焦距:1m

TDI CCD像元尺寸:13μm

靶条宽度:36mm

靶条对比度:12.5:1

转台速度:0.555°/s

转台精度:0.3%

在动态成像试验中,遥感器0视场与±0.86视场的TDI CCD组均获得成像较清晰的分辨力靶板图像,图5所示为+0.86视场靶条像。靶条像宽度对应单个TDI CCD像元像如图6所示。

492 光学　精密工程 第14卷

图5　动态靶条像

Fig.5　Dynamic bar target

image

图6a 右斜45°靶条对应CCD 像元像

Fig.6a Right tilted 45°bar target corresponding to

CCD pixel

image

图6b 左斜45°靶条对应CCD 像元像

Fig.6b Left tilted 45°bar target corresponding to

CCD pixel

image

图6c 竖靶条对应CCD 像元像

Fig.6c Vertical bar target corresponding to CCD

pixel

image

图6d 横靶条对应CCD 像元像

Fig.6d Horizontal bar target corresponding to CCD

pixel image

图6　动态靶标像

Fig.6　Dynamic bar target image

5　结　论

在外场动态成像实验中,在专门设计的精密

转台上,模拟遥感器焦深内的景物成像清晰,0视场与±0.86视场的TDI CCD 组均获得了分辨力靶板图像。以+0.86视场获得的分辨力靶板图像为例,20组竖靶条像中,每组为4黑4白靶条像,从第1组到第20组黑白靶条像的单组平均调制度分别为,0.06,0.09,0.04,0.10,0.18,0.14,0.09,0.10,0.11,0.08,0.12,0.06,0.08,0.12,0,0.11,0.13,0.11,0.08,0.06

。

图7　调制度曲线图

Fig.7　Modulation graph

由调制度强弱特性对比可以看出,排序第5、

6、9、11、14、16、1

7、18组的黑白靶条像对比度较高,目视靶条像清晰;第3、10、12、15组的黑白靶条像对比度较低,目视黑白靶条像分辨不清晰。

调制度最高的靶条像为第5靶条组,其4个黑靶条像的灰度平均值为94,4个白靶条像的灰

5

92第2期

赵贵军,等:推扫型TDI CCD 光学遥感器动态成像研究

度平均值为145,则其调制度M′为0.18。用分光光度计测出的原始靶条的调制度M为0.85,则可计算出TDI CCD光学遥感器的调制传递函数为0.21,此时黑白靶条与单个TDI CCD像元像形成的位错量最小。

调制度最低的靶条像为第15靶条组,其4个黑靶条像的灰度平均值为107,4个白靶条像的灰度平均值为108,其调制度M′为0。用分光光度计测出的原始靶条的调制度M为0.85,则可计算出TDI CCD光学遥感器的调制传递函数为0,此时黑白靶条与单个TDI CCD像元像形成的位错量最大。

由20组靶条像的调制度强弱特性分布趋势,可以验证采用U型精密转台具有一定位错关系的奈奎斯特频率靶标的可行性。

在试验过程中,模拟遥感器经常于9月中旬16时以后工作。在遥感器与目标靶间是城市复杂的大气条件。晴天时,其工作条件相当于遥感器在700km轨道上太阳高角为9.2°的工作环境,此时TDI CCD工作级数选择为48级或96级,成像获得的数据与遥感器理论分析的太阳高角10°、TDI CCD96级的信噪比分析数据基本一致,验证了遥感器信噪比分析的正确性。此遥感器还在9月中旬17时以后的多云天气以及阴天薄雾中工作,仍可获得像质较好的图像,也充分验证了推扫型TDI CCD光学遥感器具有很高的辐射探测能力。

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作者简介:赵贵军(1968-),男,吉林扶余人,现为中科院长春光学精密机械与物理研究所空间部在读博士研究生,主要研究方向为空间光学遥感器综合像质评价及辐射定标。Email:Zhaogj999@https://www.sodocs.net/doc/0d4379906.html,

692 光学　精密工程 第14卷

航空航天飞行器设计

武汉大学《航空航天技术概论》作业2 题目：新型神飞器的设计制做 学院：物理科学与技术学院 专业：物理学 姓名：胡万景 学号：2012335550114 2013年7月30日

本人在现代的航天器基础上利用最新的科研探索方向，从神飞器的名字、要完成的使命、如何设计、功能设计和设计控制、应用前景及任务等几个方面来构想一架现实为未来相结合的神飞器。 神飞器名字：永不落雪域神飞器 要完成的使命：探测宇宙星系、发展现代科学技术、解释科学谜团、携带人们实现太空之旅、军情探窥、为人类探测地球之外的能源 如何设计：“永不落雪域神飞器”将采用非传统的设计，从空气动力学角度来说,可以将它描述为一种升力体结构，在神器身后部设计自动化控制面版，包括全动式水平尾翼和双垂直尾翼与方向舵，这种飞翼可以自动收缩，而且为扁平的。该设计将成为未来全球最大超速巡航的神飞航天一体器，既可以用于航天事业又可以用于作战神器。由于高速巡航的需要和航天的探索，为了减小阻力而将前缘设计得很尖而且扁平，同时控制面也相应很薄很轻巧。神飞器前身下部的外形设计为超冲压核动力发动机进气道，提供外部压缩斜面，同时后身下部的外形设计为单膨胀喷管面。机体上表面采用无缓和的曲率，机身前装备大块的扁压舱，要使飞行器的重心足够靠前，提供近似中心的纵向和横向的稳定性。飞行器的机身桁梁和隔板由钢、钛、铝等纳米材料制成，其上覆盖有钢、铝陶瓷纳米盖。这些材料是由神飞器的硬度、随时可变形需求确定的，而尾舱选用镍钛合金，这是为了热防护的需要。出于飞行器平衡的需要，前舱采用了钨化纳米材料制实心块。机体的热防护采用碳耐高温陶瓷。前缘、上、下表面覆盖强化氧化铝纳米防热瓷瓦。钢铝纳米陶瓷金属盖设计为多个相对简单、低成本的刻面形状，这样会使得外型设计线加工到热防护系统防热陶瓷中，而于防热陶瓷的设计为外表面的机是在陶瓷安装到机身上。为此，表面涂纳米量子隐身漆，从而避免了被其他探测系统发现、热烘烤、抗干扰、防辐射、防腐蚀等性质极强的结构。对于低飞行器来说，水平表面只采用碳纳米材料防热；而对于高速神行器来说，水平和垂直表面都采用碳纳米材料防护。发动机着采用散热性好的珀合金材料，其整流罩和侧壁采用了主动式液氮冷却系统。从整体上说，这个神飞器是一个超级扁的飞行一体机，可以收缩变幻，可以变形。 功能设计和设计控制： 1.。神飞器的发动机：我们不使用传统的固态、液态、或者混合态发动机作为动力来提高效果，而现行的发动机有些国家利用太阳帆，利用太阳的能量，可是太阳能转化速度比较慢，所以传统的化学能和太阳能飞行器不适合进行长时间的飞行。为了我们的飞行器成为世界永不落神飞器，我们将在这个飞行器上装载核聚变动力器，让它成为核动力火箭。这将提供更快的速度和强大的能量源来源，而且消耗不尽，所以我们的神飞器会永远挂在空中而不降落，这也可以解决登陆其他行星时所遇到的各种能源来源问题。核聚变神飞器将大大缩短深空飞行的时间，可以为我们人类充分探索和利用太阳系资源开辟道路，这样的话我们能在一个月之内前往其他星系，那将是多么美妙的情景，也可以减少宇航员暴露在宇宙射线下的风险，人类如果需要进入深空，并有效的配合减速发动机的减速，就可以减少人们在空间飞行中受到的辐射，为人类缩短较短的太空旅程减少节省食物和水，这样我们的太空之旅每个人都可以实现。 宇宙飞船推进技术，我们只有在科幻小说中才听说过的“曲速推进”发动机，物质和反物质动力系统等，而现在我们这款神飞器完全可以实现。除了核动力发动机外，可控核聚变反应堆，使用核裂变技术的发动力系统是我们这个飞行器成为永不落飞行器唯一途径，我们在飞行器上安装四台核动力涡轮发动机，这些核

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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。

空间光学遥感器的热设计实例及其仿真分析

第２５卷第１２期计算机仿真２∞８年１２月文章编号：ｌＯ嘶一９３４８（２００８）１２一Ｏｃｒ７７一∞ 空间光学遥感器的热设计实例及其仿真分析 訾克明１’２。吴清文’，李泽学１’２刘兴德３ （１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部，吉林长春１３∞３３； ２．中国科学院研究生院，北京ｌ∞０３９； ３．吉林化Ｔ学院，吉林吉林１３２０２２） 擒要：针对结构非对称、载荷非对称以及约束非对称的空间光学遥感器进行了热设计。应用热分析软件对其进行了计算机仿 真。分析Ｊ’空间光学遥感器各个方向到达的平均外热流，并根据其工作模式与热控制要求，遵循“被动热控为主，主动热控 为辅”的热控制策略，对空问光学遥感器进行了热设计。根据采用的热控措施，对热控系统进行了仿真分析，得到了满意的 结果，验证了热设计的正确性。该研究方法对各类空问光学遥感器的热分析和热设计有一定的指导和借鉴作用。 关键词：空间光学遥感器；外热流；仿真分析；热设计 中圈分类号：Ｔ町４；Ｖ４４３＋．５文献标识码：Ａ ＳｉＩｎｌｌｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ０ｆａＳｐ躯ｅｏｐｔｉｃａｌＲｅｍｏｔｅ—Ｓｅｎ舳ｒ’ｓＴｈｅ珊ａｌＤｅｓｉｇｎ ＺＩＫｅ—ｍｉｎ９１”，ＷＵＱｉｎｇ—ｗ．ｅｎｌ，ＬＩＺｅ—ｘｕｅｌ”，ＵＵＸｉｎｇ—ｄｅ３ （１．ｃＩ啪移ｈ呻Ｉ啮ｔｉｔｕｔｅ０ｆｏｐｔｉｃＢ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａ『Ｉｉｃｓ朋ｄＰｌｌｙｓｉｃｓ，ＣｌｌｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ｃｈ曲ｇｃｈ哪Ｊｉｌｉｎ１３００３３，Ｃｈｉ眦； ２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ０ｆＣｈｉｎｅ耻Ａｃａｄ掣ｙ０ｆｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉ眦； ３．ＪｉｌｉｎｌｍｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈ咖ｉｃａｌ‰ｈｎｏｌｏ舒，ＪｉｌｉｎｇＪｉｌｉｒＩｇ１３２０２２，Ｃｈｉ哪） ＡＢＳＴＩ认ＣＴ：－１１ｌｅｔｈｅｍａｌｄｅ８ｉ印ｏｆａｓｐａｃｅｏｐｔｉｃａｌ陀ｍｏｔｅ一∞脚ｒ（ｓｏＲｓ）ｗ聃ｐ瑚ｅｎ训，ｗｈ啪ＢｔｎＩｃｎ矾，ｌｏａｄ 蛐ｄｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ骶ｒｅｄｉｓ∞，ＴｒＩｍｅｔｒｉｃａｌ．．１１Ｉｅａｖｅｒ丑学ｅｎ们ｒｏｎｍｅｎｔａｌｈｅａｔｎｕｘ∞‰ｍａｌｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆＳＯＲｓｗｅ他ｃ伽ｐｕ－ ｔｅｄ，ａｎｄｔＩＩｅｔｌｌｅ咖ａｌｄｅ８ｉ印ｏｆＳＯＲＳｗ丑ｓｄｅａｌｔｂ鹊ｅｄｏｎｉｔｓｗｏｒｋｐａｎｅｍａｎｄｒｅｑｕｉ陀ｍｅｎｔｏｆｔＩｌｅｍＩａｌｃｏｎｔｒ０１．７１１ｌｅ ｔＩｌｅｍｌａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｍｔｅｇｙｉｓｐ—ｍａｒｙｐ鹊ｓｉｖｅｔｌｌｅ删ｃ叩ｔｍｌａｎｄ鸽ｓｊ８ｔａｎｔａｃｔｉｖｅｔｈｅ硼ａｌｃ伽ｔｒＤｌ．Ｔｈｅｔｈ皇唧ａｌｃｏｎｎＤｌ ｓｙｓｔｅｍｗ∞ｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙ ｍ咖ｓ０ｆｔｈｅｍａｌｓｄｔ帆陀ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔＩＩｅｔｌｌｅ肌ａｌｃｏｎｔｍｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ嘲ｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔ１１ｅ彻ａｌｄｅｓｉｇｎｉｓｆ赫ｉｂｌｅ帅ｄｒｅ舾ｏｎａｂｌｅ．Ｔｈｅ嘲ｅａｒｃｈｊｏｂｓ∞Ｉｌｌｄｇｉｖｅ∞ｍｅｇｕｉｄａＩｌｃｅ彻ｄ弛ｆｅ糟ｎｃｅｆｏｒ讪ｅｒ８ｐ∽ｅ ｏｐｔｉｃａｌｒｅｍｏｔｅｓｅｎ舯璐． ．ＫＥＹｗｏＲＤＳ：Ｓｐａ∞叩ｔｉｃ８ｌ删ｎｏｔｅ一啪ｓ叩（ＳＯＲｓ）；Ｅｍｒｉ删啪即ｔａｌｈｅ砒ｎｕ耻ｓ；Ｓｉｍｕｌａｌｉ伽ａｎａｌｙ８ｉ８；．１１ｌｅｍＩａＩｄｅ－ｓｉ星即 ｌ引言 目前空间光学遥感器是航天器上的一类典型有效载荷，它的工作正常与否直接决定着航天器工作任务能否顺利完成。搭载在卫星平台上，直接裸露于外太空，是一种最为节省资源的、大璎空间光学遥感器所必须采取的方案¨。Ｊ。空间光学遥感器在轨工作的恶劣的内外部热环境会对其中的元构件产生一定的温度载荷，从而导致元构件产生热应力和热变形，并且使构件问的尺寸稳定性遭到破坏，从而使遥感器的成像质量下降，甚至难以成像。随着空间光学遥感器空 收稿日期：２００ｒ７一ｌｌ一∞修回日期：２０ｃｒ７一ｌｌ—１８间分辨率和辐射分辨率要求的提高，遥感器中的各光学元件温度的变化值和温度梯度允差值的要求越来越苛刻；同时，随着光学口径的加大、非球面反射镜的利用以及焦距的加长等技术改进，对遥感器的温度和各光学元件的温度梯度的要求也越来越苛刻。这些要求都对空间光学遥感器的热分析和热设计工作提出ｒ严峻的挑战。 本文研究的空间光学遥感器的光机结构为非对称结构，除其支撑结构与卫星平台相连接外，其余部分均直接暴露在外空间。这种结构非对称、载荷非对称以及约束非对称的鲜明特点，使得其光机结构在轨热环境作用下将产生非对称变化，即使遥感器的整体温度水平均匀变化，也会产生非对称的几何尺寸变化，这些都导致了热控指标更加严格，热设计工作难度更大。本文在分析了空间光学遥感器外热流的基 一７７— 万方数据

激光遥感技术及其应用

激光遥感技术及其应用 王建宇 中国科学院上海技术物理研究所，200083 jywang@https://www.sodocs.net/doc/0d4379906.html, 摘要： 自从1960年人类利用红宝石研制出第一台激光器以来，激光以其单色性、高亮度和良好的方向性的特点，广泛的运用于测距，测速，大气研究，海洋研究，军事等领域。由于通过激光技术既是一种主动遥感技术，还可以同时获得地球表明的空间特征和物理特性，具有被动光学遥感无法替代的作用。近年来，随着激光技术的水平不断发展，激光技术被越来越多地应用在空间遥感中。本文将介绍激光技术在空间卫星平台和航空机载平台中的主要应用和激光遥感技术的发展趋势。 遥感激光技术激光雷达 激光雷达(lidar)是一种主动式的现代光学遥感设备，是传统的无线电或微波雷达（radar）向光学频段的延伸。由于所用探测束波长的缩短和定向性的加强，使激光雷达具有很高的空间、时间分辨能力和很高的探测灵敏度等优点，被广泛地应用于对大气、海洋、陆地和其他目标的遥感探测中。 一、激光主动遥感关键技术进展 1）光源的进展 CO2 激光器是最早用于激光雷达的光源，输出功率大，转换效率高，连续输出功率为数十瓦至万瓦，脉冲输出功率为数千瓦至105瓦，电光效率15％－20％，为适应空基雷达的需要，目前CO2激光器向高可靠、小型化方向发展，进展可喜。英国DERA研究的空腔波导集成光学系统，美国弹道导弹防御组织(BMDO)的超小型锁模CO2激光雷达。 Nd:YAG（Nd:YLF）是目前雷达中使用最多的激光器，如果探测地物反射回波，激光器工作在1064nm或1053nm波长，如果探测地物荧光回波或用于水下探测，激光器工作532nm 或527nm波长,这些是激光三维扫描成像系统的常用光源。主要以二极管泵浦为发展主流。Nd:YAG（Nd:YLF）激光器泵浦KTP或KTA晶体的参量振荡器输出1.5μm激光也应用较多。 钛宝石激光器因具有波长调谐功能，在激光雷达中得到新的应用。 半导体激光器像GaAs, 因为它体积小，重量轻，效率高也很受重视。其缺点是光束质量较差，功率有待提高。 日本的专家提出采用掺铒光纤激光器波长1.5um－1.6um, 也是很有吸引力的。比如多个光纤激光器输出形成光束阵列（不必使用分束器就能实现推帚式扫描）。钕∶光纤激光器的工作波长1.06μm很受关注。 NASA的学者研究二极管泵浦的Ho,Tm:YLF波长2.0um激光器，这种光源对人眼更安全，大气散射更小，被称为“未来之光”。 2）探测器的进展 为适应光源的变革，除了经典的光电倍增管，探测器的研究也有新的进展。如果激光是1064nm(1047nm)或532nm(523nm)，探测器为Si ／APD，这是最成熟的器件；如果激光波长1.5 um -1.6um, 探测器选InGaAs / APD；如果激光波长2.0um, 探测器选InGaAsSb / APD。这些器件由单元器件，发展到线阵和面阵器件；工作模式由线性模式发展到Geiger

主动式光学三维成像技术

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主动式光学三维成像技术 作者：周海波， 任秋实， 李万荣 作者单位：上海交通大学激光与光子生物医学研究所,上海,200030 刊名： 激光与光电子学进展 英文刊名：LASER & OPTOELECTRONICS PROGRESS 年，卷(期)：2004,41(10) 被引用次数：6次 参考文献(23条) 1.Noguchi M;Nayar S K Microscopic shape from focus using active illumination[外文会议] 1994(01) 2.Cohen F S;Patel M A A new approach for extracting shape from texture,Intelligent Control,1990 1990 3.Nayar S K;Watanabe M;Noguchi M Real-time focus range sensor[外文期刊] 1996(12) 4.Ghita O;Whelan P F A bin picking system based on depth from defocus[外文期刊] 2003(04) 5.POSDAMER J L;Altschuler M D Surface measurement by space-encoded projected beam systems[外文期刊] 1982(01) 6.WOODHAM R J Photometric method for determining surface orientation from multiple images 1980(01) 7.Miyasaka T;Kuroda K;Hirose M High speed 3-D measurement system using incoherent light source for human performance analysis 2000 8.Carrihill B;Hummel R Experiments with the intensity ratio depth sensor 1985 9.Maruyama M;Abe S Range sensing by projecting multiple slits with random cuts[外文期刊] 1993(06) 10.Caspi D;Kiryati N;Shamir J Range imaging with adaptive color structured light[外文期刊] 1998(05) 11.Horn E;Kiryati N Toward optimal structured light patterns[外文期刊] 1999(02) 12.Rocchini C;Cignoni P;Montani M A low cost 3D scanner based on structured light 2001(03) 13.Inokuchi S;Sato K;Matsuda F Range imaging system for 3-D object recognition 1984 14.Horn B K P;Brooks M Shape from Shading 1989 15.Schubert E Fast 3D object recognition using multiple color coded illumination[外文会议] 1997 16.Pulli K Acquisition and visualization of colored 3D objects[外文会议] 1998 17.Sato K;Inokuchi S Three-dimensional surface measurement by space encoding range imaging 1985(02) 18.Daniel Scharstein;Richard Szeliski High-Accuracy Stereo Depth Maps Using Structured Light[外文会议] 2003 19.Batlle J;Mouaddib E;Salvi J Recent progress in coded structured light as a technique to solve the correspondence problem: a survey[外文期刊] 1998(07) 20.Yoshizawa T The recent trend of moiremetrology 1991(03) 21.Li Zhang;Curless B;Seitz S M Rapid Shape Acquisition Using Color Structured Light and Multi-pass Dynamic Programming[外文会议] 2002 22.Sato T Multispectral pattern projection range finder 1999 23.EL-Hakim S F;Beraldin J A;Blais F A Comparative Evaluation of the Performance of Passive and Active 3-D Vision Systems 1995 本文读者也读过(2条) 1.欧阳俊华.OUYANG Jun-hua近距离三维激光扫描技术[期刊论文]-红外2006,27(3)

高光谱遥感的发展与应用_张达

第１１卷　第３期２ ０１３年６月光学与光电技术 ＯＰＴＩＣＳ　＆ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．１１，Ｎｏ．３　 Ｊｕｎｅ，２０１３收稿日期　２０１２－０９－２９；　收到修改稿日期　２０１２－１２－ １３作者简介　张达（１９８１－） ，男，博士，副研究员，硕士生导师，主要从事空间光学遥感仪器的研制、空间光学成像，以及光谱探测技术方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｄａ＠ｃｉｏｍｐ ．ａｃ．ｃｎ基金项目　国防预研基金（ＳＡ０５０），国家８６３高技术研究发展计划（２０１０ＡＡ１２２１０９１００１） ，吉林省科技发展计划（２０１１０１０７９ ）资助项目文章编号：１６７２－３３９２（２０１３）０３－００６７－ ０７高光谱遥感的发展与应用 张　达　郑玉权 （中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３） 摘要　阐述了高光谱遥感的特点、优势，以及在航空及航天领域的发展情况，列举了几种典型高光谱成像仪的光学系统原理和主要技术指标。在此基础上， 概述了高光谱遥感在植被生态、大气环境、地质矿产、海洋、军事等领域的应用情况。最后对高光谱遥感发展趋势提出了几点建议，包括低反射率目标遥感、高信噪比、高空间分辨率及宽覆盖范围等方面。关键词　高光谱遥感；发展；应用；成像光谱仪中图分类号　ＴＰ７０ 文献标识码　Ａ １　引　言 遥感技术是２０世纪６０年代发展起来的对地 观测综合性技术［１］ ，随着２０世纪８０年代成像光谱 技术的出现， 光学遥感进入了高光谱遥感阶段。从２０世纪９０年代开始， 高光谱遥感已成为国际遥感技术研究的热门课题和光电遥感的最主要手段。 高光谱遥感技术作为对地观测技术的重大突破［ ２］ ，其发展潜力巨大。 高光谱遥感实现了遥感数据图像维与光谱维信息的有机融合，在光谱分辨率上有巨大优势，是遥感发展的里程碑。随着高光谱遥感技术的日趋成熟，其应用领域也日益广泛，已渗透到国民经济的各个领域，如环境监测、资源调查、工程建设等，对于推动经济建设、社会进步、环境的改善和国防建设起到了重大的作用。本文主要阐述高光谱遥感的特点、优势以及在航空及航天领域的发展情况，概括了高光谱遥感在植被生态、大气环境、地质矿产， 海洋军事等领域的应用情况。２　高光谱遥感特点与优势 高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（Ｈｙｐｅｒｓｐ ｅｃ－ｔｒａｌ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ） 的简称［３］ ，它是在电磁波谱的紫外、可见光、近红外、中红外和热红外波段范围 内，获取许多非常窄且光谱连续的影像数据的技 术，是在传统的二维遥感的基础上增加了光谱维，形成的一种独特的三维遥感。对大量的地球表面物质的光谱测量表明， 不同的物体会表现出不同的光谱反射和辐射特征，这种特征引起吸收峰和反射峰的波长宽度在５～５０ｎｍ左右，其物理内涵是不同的分子、 原子和离子的晶格振动，引起不同波长的光谱发射和吸收，从而产生了不同的光谱特征。运用具有高光谱分辨率的仪器，通过获取图像上任何一个像元或像元组合所反映的地球表面物质的光谱特性， 经过后续数据处理，就能达到快速区分和识别地球表面物质的目的［ ４］ 。高光谱遥感的成像光谱仪具有光谱分辨率高（５～１０ｎｍ），光谱范围宽（０．４μｍ～２．５μｍ） 的显著特点，可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息， 所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线，光谱的覆盖范围从可见光、近红外到短波红外的全部电磁辐射波谱范围。高光谱数据是一个光谱图像的立方体，其空间图像维描述地表二维空间特征，其光谱维揭示图像每一像元的光谱曲线特征，由此实现了遥感数据图像维与光谱 维信息的有机融合［ ５］ 。高光谱遥感在光谱分辨率方面的巨大优势，使得空间对地观测时可获取众多连续波段的地物光谱图像， 从而达到直接识别地球表面物质的目的。地物光谱维信息量的增加为遥感对地观测、地物识别及地理环境变化监测提供了

航天飞机概述与建模

航天飞机概述与建模 一、航天飞机的发展 航天飞机（Space Shuttle，又称为太空梭或太空穿梭机）是可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器，结合了飞机与航天器的特点。作为一种可重复使用的天地往返运输器，航天飞机是现代火箭、飞机、飞船三者结合的产物。它能像火箭一样垂直起飞，像飞船一样绕地球飞行，像飞机一样水平着陆。。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，它大大降低航天活动的费用，是航天史上的一个重要里程碑。 1981年以前，美国的载人航天是通过“水星”、“双子星座”、“阿波罗”和“天空实验室”计划进行的。用火箭发射载人航天器一次，就要消耗一枚巨大的火箭。一些卫星发射后也无法回收。为了解决这个问题，美国在“阿波罗”登月计划后，就着手研制一种经济的、可以重复使用的航天器——航天飞机。这种航天器既能象火箭那样冲向太空，也能象飞船那样在轨道上运行，还能象飞机那样在大气里滑行并自行安全返回地球。 美国自1972年开始投巨资进行研究，历时9年，花费约100亿美元。整个工程是由美国政府机构、工业企业和高等院校的庞大队伍合作，并靠国外一些组织的协助，运用科学的管理方法，按照严格的分工和进度分阶段组织实施的。1981年4月12日，第一架航天飞机“哥伦比亚”号首次发射飞上太空，两天后安全返回。 第一架轨道飞行器“企业号”于1976 年9月17日出厂。1977年2月开始进行进场着陆试验。试验分三组进行。第一组试验5次，检验用波音747飞机驮飞时的稳定、颤振等特性，轨道飞行器中不载人；第二组作载人飞行试验，共3次，由飞行员检查轨道飞行器爷系统的性能；第三组试验5次，飞行中轨道飞行器与波音747飞机分离，滑翔飞行返回发射场，试验于1977年11月完成。之后，1978年3月“企业号”被运往马歇尔航天飞行中心与外贮箱和固体火箭组装进行发射状态的地面振动试验，1979年4月“企业号”运往肯尼迪发射场，在39A综合发射中心与固体助推器和外贮箱组合进行合练。1981年4月开始飞行试验，原计划试飞6次，但实际在第4次飞行时已携带国防部卫星执行任务。到1994年底共发射66次，成功率98．48％。

自由曲面在空间光学的应用

自由曲面在空间光学中的应用 在当今的生活中，自由曲面（Free-form ）扮演着越来越重要的角色。如汽车车身、飞机机翼和轮船船体的曲线和曲面都是自由曲面。到底什么是自由曲面？简单来讲，在工业上我们认为就是不能用初等解析函数完全清楚的表达全部形状，需要构造新的函数来进行研究；在光学系统中，光学自由曲面没有严格确切的定义，通常是指无法用球面或者非球面系数来 表示的光学曲面，主要是指非旋转对称的曲面或者只能用参数向量来表示的曲面。在我们的日常生活中，打印机、复印机以及彩色CRT中都会用到光学自由曲面。鉴于光学自由曲面 在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，所以，以下就自由曲面在空间光学方面的情况进 行了调研。 一、自由曲面简介 光学自由曲面没有严格确切的定义，通常指无法用球面或者非球面系数来表示的光学曲 面，主要是指非旋转对称的曲面或者只能用参数向量来表示的曲面。光学自由曲面已经渗透 到我们生活中的各个角落，如能改善人类视觉质量的渐进多焦点眼镜，就是自由曲面技术在 眼用光学镜片中的成功应用。 自由曲面光学镜片主要有两种：一是自然形成的曲面；二是人工形成的曲面。人工形成 的自由曲面又分为一次成型和加工成型两种形式。 二、自由曲面运用的原因 空间遥感光学系统是在离地200km （低轨卫星）以上的轨道对地面目标或空间目标进行光学信息获取，具有遥感成像距离远的特点。如何在几百公里遥感距离下获得较高分辨率的同时保证较宽的成像幅宽是推动空间遥感光学不断发展的源动力。 光学系统的入瞳直径是决定空间相机地面像元分辨率的主要因素之一，在一定F/#的 前提下，入瞳直径越大，空间相机地面像元分辨率越高。但入瞳直径的增加，意味着所有与 孔径相关的像差增加。受空间环境中力学、热学、压力等因素的制约，当入瞳直径增大到一 定程度（通常200 mm以上），光学系统一般采用反射式或折反射式方案。为了简化光学系统形式，仅采用球面镜是无法平衡由于入瞳直径增加而剧增的像差，然而通过运用自由曲面 的应用，可以解决像差增大的问题。由于自由曲面光学元件具有非对称结构形式，能够提供

光学遥感常用基础知识_V1.0_20110314

光学遥感常用基础知识 1. 遥感与摄影测量概述 遥感Remote Sensing 遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 遥感的分类 （1）按遥感平台分 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等。 航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等。 航天遥感：传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等。光学和雷达都属于航天遥感范畴。 航宇遥感：传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。 （2）按传感器的探测波段分 紫外遥感：探测波段在0.05~0.38μm之间。 可见光遥感：探测波段在0.38~0.76μm之间。因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0. 9μm）。在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。因此我们常见的光学遥感属于可见光遥感范畴。 红外遥感：探测波段在0.76~1000μm之间。 微波遥感：探测波段在1mm~10m之间。雷达属于微波遥感范畴。 多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。 （3）按传感器类型分 主动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。我们常用的雷达属于主动遥感范畴。 被动遥感：被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。我们常用的光学属于被动遥感范畴。 （4）按记录方式分 成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像。 非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。 （5）按应用领域分 可分为环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等等。 遥感平台Platform 搭载传感器的工具。

光学投影层析三维成像测量实验系统的设计概述

光学投影层析三维成像测量实验系统的设计

摘要 光学投影式三维轮廓测量在机器/机器人视觉、CAD/CAM以及医疗诊断等领域有重要的应用，这种测量方法具有非接触性、无破坏、数据获取速度快等优点，其测量系统是宏观光学轮廓仪中最有发展前途的一种。 本课题拟采用激光光源（或普通卤素灯作为光源），应用光学系统、计算机控制，进行图像采集、图像处理，设计成像系统的断层图像重建及三维图像显示实验系统，并对其成像理论、成像质量及成像误差进行理论分析。该项目完成的光学投影层析三维成像测量实验系统适用于光学教学演示，其理论分析有利于学生积极的汲取现代光学发展的科研成果、思路和方法，从而潜移默化的培养学生的科学素养和创新能力。 关键词：光学投影层析，三维成像，CT技术

目录 1.引言 (1) 2.CT原理及重建算法 (2) 整个实验用到的理论相关联名称 2.1 CT技术原理 (3) 2.2 OPT原理简介 (4) 3.1 滤波反投影算法的快速实现 3. 光学投影层析三维成像测量实验系统 (5) 3.1实验系统的设计 (6) 3.2 光学投影层析三维成像测量实验系统 3.3 影响图像重建质量的因素分析 (7) 4. 结论 (11) 5. 参考文献 (13)

图表清单

1.引言 2002年4月英国科学家Sharpe在《Science》上首次报道了光学投影层析技术(optical projection tomography，OPT)，这是一种新的三维显微成像技术，是显微技术和CT技术的结合。光学投影层析巧妙的利用了光学成像中“景深”的概念，实现了光学CT，和其它光学三维成像技术相比，结构简单、成本较低、成像速度快，在对成像分辨率要求不高的情况下，容易建立起光学投影层析三维成像测量系统。 光学三维成像代表着光学领域的前沿技术，这些技术涉及光学、计算机和图像处理等相关领域的知识，通过本项目--光学投影层析三维成像测量实验系统的设计，将是基础光学通向现代光学科技的不可多得的窗口之一，不仅显示基础知识的生命力，也反映基础知识的时代性，而且本项目实现所需成本较低、物理思想清晰，适用于物理实验教学，并适合作为大学生的综合设计性物理实验项目进行开发研究，同时对于激发大学生的学习兴趣、开阔大学生的视野和思路、培养综合科研素养均有很大的帮助。 2 CT技术原理及重建算法 2.1 CT技术原理 CT（计算机断层成像，mography ComputerTo的缩写）技术的研究自20世纪50至70年代在美国和英国发起，美国科学家A.M. Cormark和英国科学家G. N. Hounsfield在研究核物理、核医学等学科时发明的，他们因此共同获得1979年的诺贝尔医学奖。第一代供临床应用的CT设备自1971年问世以来，随着电子技术的不断发展，CT技术不断改进，诸如螺旋式CT机、电子束扫描机等新型设备逐渐被医疗机构普遍采用。除此之外，CT技术还在工业无损探测、资源勘探、生态监测等领域也得到了广泛的应用。 与传统的X射线成像不同，CT有自己独特的成像特点。下面以一个一般的图示来说明。 如图1所示，假设有一个半透明状物体，如琼脂等，在其内部嵌入5个不同透明度的球，如果按照图1中（a）所示那样单方向地观察，因为其中有2个球被前面的1个球挡住，我们会误解为只有3个球，尽管重叠球的透明度比较低，但我们仍无法确定球的数目，更不可能知道每个球的透明度。而如果按照图1（b）

光学遥感

高分辨率遥感卫星的发展综述 ——514104001459鞠乔俊摘要：遥感卫星在近十年内得到了飞速的发展，无论在国民经济建设、减灾防灾与地图测绘，以及军事测绘与情报收集等方面都具有十分广阔的应用前景。目前，高分辨率遥感数据已经成为国家基础性、战略性资源，广泛应用于精确制图、城市规划、土地利用、资源管理、环境监测和地理信息服务等领域。本文对高分辨率成像卫星发展，当前国内外的发展进行了分析研究，对其军事应用与民用现状进行了分析，最后对高分辨率成像卫星及其应用的未来发展做了展望。 关键字：高分辨率遥感卫星发展 1引言 遥感（Remote sensing）是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。而遥感器用于探测或感测不同波段电磁波谱的发射、反射特性。遥感卫星的问世，使人类研究地球、认识地球的观点从地面、低空扩展到太空，从而可以对地球进行连续、快速、综合和大面积的详细观测，更全面、更清晰、更深刻地了解地球及其周围环境，对国计民生产生巨大的促进作用。遥感卫星也叫对地观测卫星，有光学成像卫星和雷达成像卫星2种，前者携带可见光、红外和多光谱等遥感器，最大优点是分辨率高；后者携带合成孔径雷达等遥感器，最大优点是可以全天候工作。自1999年美国太空成像公司发射世界首颗商业高分辨率遥感卫星IKONOS以来，一度披着神秘面纱的高分辨率卫星影像日益为普通百姓所熟悉，而且正在成为人们生活的一部分。目前，几乎任何人或国家都可以购买世界任何地区的商业高分辨率卫星影像，只要点击鼠标，就能在网上浏览所在城市的高分辨率卫星影像。 高分辨率遥感卫星所带来的巨大军事与经济效益，引起全球民用与军事应用领域的高度重视，出现了各国竞相研究开发高分辨率遥感卫星及其应用技术的热潮，在短短的7年内有了飞速的发展，出现了技术不断扩散的发展趋势。高分辨率遥感卫星的不断发展及技术的扩散，既为我们提供了新的机遇，同时也提出了严峻的挑战。新的机遇是可利用的高分辨率卫星影像资源得到了极大的丰富，面

高精度卫星光学遥感器辐射定标技术_郑小兵

收稿日期：2011-04-24 基金项目：国家863计划（2008AA121203）资助。 高精度卫星光学遥感器辐射定标技术 郑小兵1,2 （1中国科学院通用光学定标和表征技术重点实验室，合肥230031） （2中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心，合肥230031） 摘要随着长期气候变化等观测新需求和高分辨对地观测等新手段的发展，空间光学仪器面临进一步提高辐射定标精度的要求。文章从空间光学仪器定标精度的制约因素和全过程定标的实现等方面，分析了国际相关领域的技术进展，并就新型定标技术的研究和应用提出建议与展望。 关键词辐射定标光学遥感卫星 中图分类号：V443+.5 文献标识码：A 文章编号：1009-8518(2011)05-0036-08High-Accuracy Radiometric Calibration of Satellite Optical Remote Sensors Zheng Xiaobing （1Key Laboratory of Optical Calibration and Characterization,Chinese Academy of Sciences ，Hefei 230031，China ） （2Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences ，Hefei 230031，China ） Abstract Climate change monitoring and high resolution earth observation demand higher accuracy of abso -lute calibration for space optical sensors.This paper briefly discusses the progress and constrained factors of cur -rent radiometric calibration techniques.New calibration approaches and instrumentations such as hyperspectral and spectrally tunable reference light sources,and global calibration site network are introduced,and their ap -plications are suggested. Key words Radiometric calibration Optical remote sensing Satellite 1引言 光学辐射定标主要研究光辐射传感器的输出与已知的、用SI 单位表述的输入光辐射之间的定量关系，包括各种光辐射效应的定量化、光辐射的精确测量及其不确定度评估，光辐射传感器的综合特性表征，以及光辐射传感器的工作条件对其性能影响的评估等方面的内容。 光辐射是光学遥感信息的基本载体。各种平台上光学传感器的几何和光谱分辩能力都与其光辐射的准确测量能力直接相关。辐射定标在空间对地观测观测过程中所发挥的主要作用表现为： 1）实现各类光学传感器从预研－工程研制－在轨运行的全过程定标，保证传感器的精度能够满足应用需求； 2）统一不同平台、不同传感器的辐射量化标准，使不同时间、空间条件下获得的遥感信息可以比对、转换和融合； 3）通过动态监测，校正传感器的性能衰变，修正大气、照明条件、环境变化等对测量结果的影响，保证测第32卷第5期 2011年10月 航天返回与遥感SPACECRAFT RECOVERY &REMOTE SENSING 36

11 航天飞行器模型设计 教学设计 (2)

11 航天飞行器模型设计 1教学目标 知识与能力：了解航天飞行器的历史、作用、结构和造型要素。 过程与方法：自主、探究，掌握设计、制作航天飞行器模型的基本方法。 情感态度与价值观：培养学生的环保意识和对人类发展前景的关注、探索宇宙的勇气、热爱航天事业的情怀。 2学情分析 我校作为航天航空科普教育特色学校，又是中国航空之父冯如的故乡，学校非常重视科技，经常举行航模科技活动，所以学生对航天飞行器模型相当感兴趣，特别是男生兴趣更大，女生虽然没有男生兴趣强烈，可以从外观、色彩、装饰等方面多进行启发引导鼓励学生不拘原型，发挥个性，大胆创新。 3重点难点 重点：设计制作航天飞行模型的方法。 难点：怎样激发学生的创新精神和技术意识。 4教学过程 活动1【导入】航天梦想 1、看图片，猜一猜： 多媒体观看冯如与他研制的飞机的图片，激发学生的民族自豪感，并引出本课的课题。 2、通过“全球疯狂科学家十大早期飞行器设计”，了解人类的飞行的梦想和早期飞行工具。 活动2【讲授】航天创举 介绍我国重大航天创举，如“神舟”系列太空飞船等的意义和启示。 活动3【活动】学生活动 学生展示介绍自己在课前搜集的飞行器或航天飞机的图文资料，学习航天飞机的相关知识。 活动4【讲授】知识介绍 （1）航天器又称空间飞行器、太空飞行器。按照天体力学的规律在太空运行，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任务的各类飞行器。世界上第一个航

天器是苏联1957年10月 4日发射的“人造地球卫星1号”，第一个载人航天器是苏联航天员加林乘坐的东方号飞船 （2）航天飞机是火箭、航天器、飞机三位一体的科学组合，是一种有翼、可重复使用的航天器，由辅助的运载的火箭发射脱离大气层。本节课的航天飞行器：主要介绍载人飞行器，包括航天飞机和航天飞船。 （3）航天飞机的结构和基本原理。 活动5【讲授】图片欣赏 欣赏现在的航天飞行器，以及未来的飞行梦想和飞行工具，认识航天科技的发展和进步，感受科技的重要性。 活动6【活动】学生活动 请学生写出制作航天飞机模型的材料和工具，看谁写得多，并评价激励。。 活动7【活动】实例示范 用幻灯片播放航模手工制作的步骤，通过实例介绍方法启发的创作思路。 活动8【讲授】启发创作 欣赏各种具有启发性的手工制作的飞行器的图片、模型或科幻作品 活动9【作业】实践活动 设计并画出一幅或一组航天器、航天飞机，或用废弃物品制作一件航天飞机模型。

光学遥感技术复习大纲2016

光学遥感1- 4章复习大纲 第一章绪论 1、遥感的定义，遥感技术系统包括哪几个部分？ 从不同高度的平台上，使用遥感器收集物体的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并进行加工处理，从而达到对物体进行识别和监测的全过程。 2、遥感有哪几种主要分类？ 1）按遥感对象分类 2）按应用空间尺度分 3）按遥感平台分类 4）按电磁波波谱分类 5）按传感器接收信号的来源和方式分类 6）按波段宽度及波谱的连续性分类 7）按不同的应用领域分类 8）按遥感资料形式分类 3、遥感的发展主要经历了哪几个阶段？ 大体经历三个阶段：常规航空摄影阶段、航空遥感阶段和航天遥感阶段 4、试述光学遥感的主要应用 1、在国防军事方面，光学遥感已成为军事侦察与军事作战的重要手段 （1）可见光遥感已成为对地侦察和打击评估的重要手段和方法 （2）微光遥感已成为全天候观察和监视重要手段和方法 （3）红外遥感已成为对空监视和战略预警的重要手段和方法 （4）紫外遥感系统利用“日盲”特性迅速准确的探测和跟踪到攻击目标（5）高光谱遥感在军事上的应用主要是：进行目标识别、地雷探测、搜索营救等，识别伪装方面，他能够根据目标与伪装物或者自然物不同的光谱特性发

现真正目标 2、遥感在农业和林业的应用 （1）资源调查。 （2）资源监测 （3）作物估产 （4）病虫害监测预报 3、地学应用 （1）地质构造 （2）岩石 （3）矿床勘探 4、海洋方面：利用遥感可测定海岸地形、浅海海底地貌、方向、流速、海面温度、浮游生物区和生物量、盐分、水质等 5、水文方面 6、环境方面：水污染、大气污染、地表污染、地震、火山活动等的监测 7、测绘方面：制作地形图、校正更新现有地图、制作影像地图 第二章 1、光学遥感技术中常用的电磁波波段有哪些？各有那些特性？ （1）紫外线：紫外线的波长为0.01～0.4μm,主要源于太阳辐射。由于太阳辐射通过大气层时被吸收，只有0.3～0.4μm的紫外线能部分的穿过大气层，但散射严重。因大多数地物在该波段的反射较小，仅部分地物如萤石和石油等在此波段可以表现出来 （2）可见光：在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的图像易于区分 （3）红外线：红外线波段较宽，在此波段地物间不同的反射特性和发射特性都可以较好地表现出来，因此该波段在遥感成像中有重要的应用。 （4）微波:由于微波遥感是采用主动方式进行的，不受光照等条件的限制，白天、晚上均可进行地物的微波特性成像，因此微波遥感是一种全天时的遥感技术。微波波段在航空航天遥感中均能应用