[发明专利]一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统

权利要求书

1.一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，该系统包括：

卫星运行颤振模拟组件：包括激振平台、安装在激振平台输出端的相机滑轨以及在相机滑轨上左右滑动的成像相机，用以模拟卫星在轨运行发生的平台抖动；

线性地物模拟组件：与成像相机相对设置，包括目标板滑轨以及在目标板滑轨上前后滑动的目标板，用以模拟不同卫星轨道高度；

监测组件：包括与成像相机连接的电脑以及对成像相机模拟卫星成像过程进行监测的高速相机，用以获取实测颤振频率和振幅参数。

2.根据权利要求1所述的一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，所述的目标板上的图像为黑白线状条纹图像或真实地物的遥感影像图，当目标板上的图像为黑白线状条纹图像时，该图像的长为80cm，宽为60cm，且黑白条纹间隔为5cm。

3.根据权利要求2所述的一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，所述的成像相机根据需模拟的卫星成像传感器类型选择相机类型，当模拟卫星推扫成像线阵传感器时，则选用线阵相机，当模拟卫星面阵成像传感器时，则选用面阵相机，当模拟卫星上搭载的视频传感器时，则采用视频相机。

4.根据权利要求3所述的一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，该地面模拟测试系统的测试方法包括以下步骤：

1)根据成像相机与目标的距离固定目标板位置后，调节成像相机镜头焦距；

2)设置激振平台的振动频率和振幅，开始振动后，成像相机沿相机滑轨运动并对目标板进行拍摄获取图像；

3)成像相机在振动过程中拍摄获取目标板图像，并通过图像反演算法从影像变形中计算出颤振频率和振幅；

4)高速相机对颤振成像模拟实验全过程进行监测和记录，并且对通过序列影像上跟踪点获得振动频率和振幅，对颤振模拟测试结果进行验证。

5.根据权利要求4所述的一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，所述的步骤3)具体包括：

31)对于黑白线状条纹图像：采用基于LOG算子的线特征提取算法提取图像变形边缘，并进行频谱分析获取频率和幅值；

32)对于真实地物的遥感影像图：采用基于密集匹配的方法计算待匹配影像中的各点在参考影像的像平面坐标下的位置差值，得到亚像素的匹配结果。

6.根据权利要求5所述的一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，所述的步骤31)中，基于LOG算子的线特征提取算法具体为：

利用高斯函数先进行低通滤波，然后再利用拉普拉斯算子进行高通滤波并提取零交叉点作为边缘点后，并进行频谱分析获取频率和幅值。

7.根据权利要求5所述的一种卫星颤振对相机成像影响的地面模拟测试系统，其特征在于，所述的步骤32)具体包括以下步骤：

321)影像预处理：采用Wallis滤波对线阵相机获取的两个不同波段影像进行影像增强，提高影像的对比度并减少波段间辐射差异，

322)将线阵相机获取的两个不同波段影像分别作为待匹配影像和参考影像，并影像匹配，具体包括：

3221)基于熵值的匹配区域选取：

在等间隔均匀取点的过程中，在匹配之前计算匹配模板区域的影像熵值，当影像熵值大于设定的判断阈值时，则认为该区域具有足够丰富的影像信息，进行步骤3222)，否则跳过该区域；

3222)采用32*32像素的子窗口在待匹配影像和参考影像上滑动，采用PEF的相位相关方法计算各子窗口间的亚像素偏移值，得到亚像素匹配结果；

3223)误差剔除：

包括基于标准差和相关系数的匹配点粗筛选以及基于RANSAC方法的匹配点精筛选；

基于标准差和相关系数的匹配点粗筛选具体为：

对于匹配的整像素匹配点，计算匹配模板的相关系数并与相关系数阈值进行对比，剔除小于相关系数阈值的粗匹配点，同时，采用3倍标准差3σ方法对误匹配点进行剔除，即在整行影像所有匹配点的匹配计算完毕后，根据各匹配点的匹配结果，计算视差值的标准差σ，并选择3σ作为阈值，剔除粗差点。