卡塞格林光学遥感系统图像复原技术与应用

"本文主要探讨了卡塞格林光学遥感系统的图像复原技术，针对该系统因次镜中心遮拦导致的成像质量下降问题，提出了一种改进方案。卡塞格林光学系统由望远系统与环形光阑组成，其成像受到圆孔衍射和圆屏衍射的共同影响。当次镜中心存在遮拦时，部分衍射谱丢失，进而降低调制传递函数（MTF）在中频段的表现，影响图像清晰度。为解决这一问题，作者设计了一个2米焦距的改良型卡塞格林光学系统，并采用了调制传递函数补偿（MTFC）技术。他们利用倾斜刃边法来提取系统的点扩展函数（PSF），以此对受损图像进行复原处理。通过多种客观图像质量评价函数的评估，验证了该方法对提升卡塞格林系统成像质量的有效性。" 在本文中，作者深入分析了卡塞格林光学遥感系统的成像原理，指出无穷远物体的夫琅禾费衍射谱是由圆孔和圆屏衍射相互作用形成的。然而，系统中次镜中心的遮拦导致了部分衍射能量的损失，使得MTF性能下降，特别是在中频段。MTF是衡量光学系统成像质量的重要指标，它的下降直接影响到图像的细节表现和对比度。 为改善这一状况，研究者设计了一种新的2米焦距的卡塞格林光学系统。在该系统中，他们应用了MTFC技术，这是一种通过对图像进行数学建模和计算来恢复图像质量的方法。具体实现上，他们利用倾斜刃边法提取PSF，这是一种能够反映光学系统成像特性的关键参数，它描述了理想点光源经过光学系统后在图像平面上的分布状态。通过PSF，可以对因次镜中心遮拦而产生的退化图像进行复原，从而恢复其原有的清晰度和细节。 实验结果表明，采用MTFC技术和倾斜刃边法提取PSF进行图像复原，显著提升了卡塞格林系统的成像质量。这种方法不仅能够补偿中心遮拦带来的影响，还能够在一定程度上恢复图像的原有特性，对于遥感图像的处理和分析具有重要的实用价值。同时，通过多种客观图像质量评价函数（如峰值信噪比、结构相似度等）的评估，进一步证明了这种方法的有效性和可靠性。 该研究为卡塞格林光学遥感系统提供了一种有效的图像复原策略，对于提高光学遥感成像质量，特别是在面对系统设计缺陷或环境因素导致的成像问题时，提供了理论和技术支持。这将有助于未来遥感技术的发展，提升空间探测和地球观测的能力。