[發明專利]一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法有效
| 申請號： | 202010480409.3 | 申請日： | 2020-05-30 |
| 公開（公告）號： | CN111754392B | 公開（公告）日： | 2023-08-04 |
| 發明（設計）人： | 劉世杰;童小華;金雁敏;賀釩;陳晨;劉大永;陳鵬;謝歡;馮永玖;王超;許雄;柳思聰;魏超 | 申請（專利權）人： | 同濟大學 |
| 主分類號： | G06T3/00 | 分類號： | G06T3/00;G06T11/00;G01S13/90 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產權代理有限公司 31225 | 代理人： | 申丹寧 |
| 地址： | 200092 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 火星 軌道 高分辨率 光學 相機 動態 成像 仿真 方法 | ||
1.一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1、軌道動態參數導入：模擬衛星的運行軌道，獲取當前設置的誤差參數量級，以及每一時刻衛星的位置參數、姿態參數、光照參數；
S2、相機定向參數計算和成像模型建立：通過獲取的軌道動態參數，計算該時刻的模擬影像的內外方位元素，推導地面模擬三維坐標到二維像平面坐標的成像模型；
S3、位置、姿態、光照參數下的三維模型和視景位置導入；
S4、生成動態模擬影像：通過獲取的局部三維地面模型，按成像模型以像素點遍歷方式生成一副動態的二維模擬影像；
S5、基于生成的二維模擬影像，生成多光譜、全色影像；
S6、各類退化效應的模擬：對于生成的模擬影像，考慮幾何因素、光學器件退化因素以及傳輸失真因素對影像造成的影響，分別建立影響模型，以像素級別遍歷方式依次計算各類影響后的模擬影像，生成最終仿真退化影像。
2.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述S3包括：
通過星歷和軌道三維坐標獲取星下點的太陽方位角參數，通過太陽方位角參數判斷視場范圍內的晝夜情況，并在成像過程中減弱夜晚環境下視場內的亮度值，模擬行星晝夜交替情況。
3.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述S4中在模擬影像生成的最后階段，需要模擬光圈參數對進光量的影響。
4.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述S4包括：
設置若干個光圈參數選項，對應不同的比例系數，對成像模型導出的影像進行亮度的調整，得到考慮進光量影響的模擬影像亮度信息；根據模擬影像的數據類型，將亮度信息轉化為整型數據，并將大于該數據類型最大顯示范圍的像素進行模擬過曝光的處理，生成最終的二維模擬影像。
5.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述S5包括：基于生成的二維模擬影像，分成三幅單通道影像，分別包含原影像的紅、綠、藍三個頻段的信息，對紅外頻段進行模擬，以及全色傳感器的仿真，生成多光譜、全色影像。
6.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述幾何因素的影響模型包括：姿態角擾動模擬模型、掃描行頻率的失同步模型。
7.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述光學器件退化因素的影響模型包括：失焦效應模型、調制傳遞函數模擬模型、采樣模型。
8.根據權利要求1所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述傳輸失真因素的影響模型包括：傳感器噪聲模型、光電轉換和量化模型、信號轉換傳輸噪聲模型。
9.根據權利要求7所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述失焦效應模型包括高斯卷積模型和均勻采樣模型，所述高斯卷積模型用于模擬失焦效應。
10.根據權利要求8所述的一種火星軌道器高分辨率光學相機動態成像仿真方法，其特征在于，所述傳感器噪聲模型包括被配置為：使用高斯噪聲對傳感器處理光電信號時的擾動進行模擬；
所述光電轉換和量化模型被配置為：對模擬影像的灰度進行量化，對輻射強度的離散化進行均勻分級，地物的輻射強度分波段以0-255的灰度值形式電子化存儲，再按光譜響應度依比例減少對應波段的灰度值；
所述信號轉換傳輸噪聲模型被配置為：假定誤碼的分布服從高斯分布，對于影像仿真中的二進制數據流，為其添加脈沖噪聲進行誤碼的模擬。
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