卫星TDI CCD图像拼接快速配准算法：实验验证与精度提升

本文主要探讨了在航天领域中，针对卫星灵活机动状态下多模式成像过程中多片Time Delayed Integration (TDI) CCD相机的图像拼接问题，提出了一种快速配准算法的设计与分析。TDI CCD相机因其独特的成像机制，常用于需要长时间曝光的天文观测和遥感应用，但其多片拼接会导致像元间的失配，影响图像质量。 算法的核心是通过分析卫星侧摆运动对焦平面造成的像移速度矢量变化，这一过程导致图像在不同片间的失准。研究人员设计了一种成像速度矢量光线追迹与齐次坐标变换的方法，以精确计算出侧摆期间的偏流角、像移速度矢量以及拼接区域的纵向错位和横向搭接方向的像元数目。这些参数对于确保图像的准确性和完整性至关重要。 实验验证是通过小卫星姿态控制系统半物理仿真平台和TDI CCD原理样机系统进行的，当视场角为10°的TDI CCD相机在卫星侧摆30°的情况下，一个完整的拼接周期后，纵向错位和横向搭接的像元数量得到了显著减少。结果显示，横向搭接像元数量与理论计算有极小的偏差，仅为0.1像素，而纵向错位像元数量则与理论计算保持一致，证明了算法的有效性。 本文强调，该快速配准算法不仅解决了TDI CCD图像拼接的准确性问题，而且有助于图像像元的精确匹配，从而提升成像质量，对于空间成像任务，特别是对于需要高分辨率和高精度的场景，具有实际应用价值。此外，该研究成果也为后续的航天相机设计和姿态控制提供了重要的理论支持和技术依据。关键词包括多模式成像、TDI CCD相机、纵向错位、横向搭接以及图像配准，这些都是本文研究的核心内容和成果体现。