空间光学遥感器质量分配设计

遥感卫星光学系统设计与分析遥感技术是一种通过遥远距离获取地球表面信息的技术手段，而遥感卫星作为最主要的遥感数据采集平台，其光学系统的设计和分析对于获得高质量的遥感数据至关重要。

本文将探讨遥感卫星光学系统的设计原理、常见问题及其解决方案。

一、光学系统设计原理遥感卫星的光学系统主要由光学遥感器和光电子器件组成。

光学遥感器是通过光学透镜或反射镜将地球表面反射回来的光线聚焦到光电子器件上。

而光电子器件则负责将聚焦的光信号转换成电信号。

在光学系统设计中，需要考虑的关键参数包括感知角度、像敏元件特性、光传递系统、光谱范围等。

感知角度即遥感卫星对于地面的观测范围，通常需要根据实际需求确定。

像敏元件特性则主要是指光学遥感器的分辨率和灵敏度，分辨率决定了卫星的空间分辨率，灵敏度则决定了对光线的接收能力。

光传递系统则用来保证光线从地球表面传输到光电子器件上的最大传输率。

在设计中，需要考虑的因素包括光线在大气中的传播、积雪覆盖、云层遮挡等。

光谱范围则是指遥感卫星观测的波长范围，不同波段的光谱可以提供不同类型的地表信息。

二、常见问题与解决方案1. 大气湍流对光学成像的影响大气湍流会导致光线的扩散，进而影响光学图像的清晰度。

为了解决这个问题，可以采用自适应光学系统，通过光学元件的变形来消除湍流效应。

另外，也可以通过使用大口径的光学装置，减小大气湍流对光线的扩散。

2. 物质散射对光学成像的影响物质散射包括大气散射和地表散射。

大气散射主要来自大气中的气溶胶和水汽，地表散射则受到地表粗糙度等影响。

在设计光学系统时，可以采用滤波器来选择特定波段的光谱，减小散射对图像质量的影响。

另外，也可以通过降低卫星相对高度来减小大气散射的影响。

3. 目标表面的光谱特性不同的目标表面具有不同的光谱特性，这对于遥感卫星光学系统的设计和分析带来了挑战。

为了解决这个问题，可以利用光谱混合模型来提取和分类目标表面。

光谱混合模型可以通过分解光谱信号，得到不同成分的光谱特性，并进一步进行分类和分析。

第35卷，增到V b l．35S uppl c m ent红外与激光工程I n疔a陀d柚d Las er E n gi n∞r i n g20016年l O月O ct．2006空间光学遥感器光机系统热稳定性模糊优化设计吴清彬，查健，赵强(中国航天科工集团第三研究院，北京100074)摘要：针对空问光学遥感器光机系统结构优化设计的传统方法的缺陷，提出了遥感器光机系统结构热稳定性优化设计的理论，该理论以提高结构的热稳定性和轻量化程度作为优化目标，以结构的强度、动态刚度以及系统总成像质量损失作为约束条件，对光机系统结构布局、形状与具体尺寸参数以及光机系统的公差分配进行优化设计；研究了光机系统热稳定性的评价方法，提出以光学元件的热致面形误差比例系数和系统整体的热致位置误差比例系数作为评价参数，通过这两个参数，将光机系统对各类热载荷的承受能力与热稳定性概念直观的联系起来，有利于结构设计与热设计的交流；给出了光机系统热稳定性优化设计的经典数学模型，并提出了应用模糊优化的理论与方法来解决该经典数学模型中存在的多目标性和约束条件的不确定性，最后给出了光机系统热稳定，}生没计的模糊数学模型及尜解方法。

关键词：光学遥感器；热稳定性；模糊优化中图分类号：V423．42文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增B．O001．07T her m al st abi l i t y f uzz y opt i m i zat i on des i gn of opt o-m ec hani c als ys t em of s pac e r em ot e opt i c al s e n s orW U Q i ng-bi n，Z H A J i a n，Z H A O Q i al l g(Th c3r dA cad咖e，C hi naA盯osp8ce Sci ence and l ndus仃yC orpom t i o n，B e西i ngl∞们3，chi尬)A bs t r act：A如zzy opt i戚zat ion des i gn m e t hod f or t hen nal st abi l匆of0pt o-m echani cal s ys t em of t he s pac e r em o t e opt i ca l sensor(SR O S)i s i n哆oduced i n t hi s papeLB y a na l yz i ng t he pr o cedu r e and cou pl i ng of st r uct ur al and m e m al des咖，a0pt i m i z at i on m odel is es t a bl i s he d as f ol l ow s：t he obj ect f unc t i on of t he opti I l lal desi gl l i s def i ned as t he s ur f．ace er r or r at i o coef!Ei ci ent of opt i ca l pa r t s and t he posi t i on er r or m t i o coe伍ci ent of t he w hol e s ys t em deduced by t hennal l oads r e spe ct i V e l y；t he des i gn V a ri abl e s i nc l uded t he s hape and di m en s i on par am et ers and t ol e ra nc e di s t订but i o n of t he opt m ec ha ni ca l s yst e m；c onst ra i nt c ondi t i on coV er ed t he s t m ct ure s仃engt h，t he dynam i c st i f m es s and t he10s s of m e i m ag i ng qual i哆of t he s ys t em．B ecaus e of t he m ul t i pl e obj e ct i V e s and tl l e unc er t a i nt y of t he cons打ai nt condi t i ons，t heC ons仃a i nt1eVel sol ut i on m e t hod of t11e f hzzy opt i m al pr obl em w er e em p l oy ed t o s01ve‘、abo V e opt i m al pr obl em．K ey w or d s：Space r om ot c opt i cal s ens or；The册a1st abi l时；Fuzzy0pnm i zat i on收稿日期；2006．08．24作者简介；吴清彬(1974．)，男，山东临沂人，高级工程师，主要从事航天器结构设计研究工作．2红外与激光工程：工程光学系统设计与制造技术第35卷0引言空间光学遥感器作为一种精密航天光学仪器，是多种学科领域尖端技术的结晶，其结构设计工作复杂，指标要求高，仅依靠传统结构设计理论和方法不但很难实现设计结果的最优化，而且设计周期长，成本巨大。

一、实验目的本次实验旨在通过光学遥感图像处理，掌握光学遥感图像的基本处理方法，包括图像预处理、图像增强、图像分割等，并熟悉常用的光学遥感图像处理算法，提高对光学遥感图像的分析和处理能力。

二、实验内容1. 实验环境（1）软件：ENVI 5.3（2）硬件：计算机2. 实验步骤（1）数据准备首先，准备一幅光学遥感图像，本实验选用的是一幅Landsat 8卫星影像。

（2）图像预处理对图像进行预处理，包括辐射校正、几何校正等。

（3）图像增强对图像进行增强，提高图像的视觉效果，便于后续处理。

本实验采用直方图均衡化、对比度拉伸等方法。

（4）图像分割对图像进行分割，提取目标区域。

本实验采用阈值分割、区域生长等方法。

（5）结果分析对分割结果进行分析，评估算法性能。

三、实验结果与分析1. 图像预处理经过辐射校正和几何校正后，图像质量得到提高，细节更加清晰。

2. 图像增强通过直方图均衡化和对比度拉伸，图像视觉效果得到明显改善。

3. 图像分割（1）阈值分割采用Otsu方法进行阈值分割，得到初步的目标区域。

但该方法存在一定局限性，如噪声干扰、目标区域内部亮度不均匀等。

（2）区域生长采用区域生长方法对图像进行分割，得到较为准确的目标区域。

区域生长方法具有以下优点：- 可以较好地处理噪声干扰；- 可以处理目标区域内部亮度不均匀的问题；- 可以根据需要设置生长参数，提高分割精度。

4. 结果分析通过对比阈值分割和区域生长两种方法，发现区域生长方法在处理光学遥感图像时具有更好的性能。

区域生长方法可以较好地处理噪声干扰和目标区域内部亮度不均匀等问题，提高分割精度。

四、实验结论1. 光学遥感图像预处理、增强和分割是光学遥感图像处理的重要环节。

2. 直方图均衡化、对比度拉伸等方法可以有效提高图像视觉效果。

3. 区域生长方法在处理光学遥感图像时具有较好的性能，可以提高分割精度。

4. 通过本次实验，掌握了光学遥感图像处理的基本方法，提高了对光学遥感图像的分析和处理能力。