数字成象系统调制传递函数的测定和应用.pdf

第16鞋 舅Il期 武 汉 浏 绘 科 技 大 学 学 报 V。l16No·4 ]99i~ lz月 ~ournalofWuhanTechnicalUnivemityofSurveyingandMapping Dec． 1991 数字成象系统调制传递函数的测定及应用 贾 永 红 摘 要 本文首次探讨T数字成象系统调制传递函数 的测定方法厦应用。试 验 结 果 表 明l该测 定方 法不仅合理可行 ，而且强有 力地证明了MTF的应用价值。即不仅 用于 象质的评价 ，而且 为成象季统 的检 定和调试提供 7新 的技术手段。 【关键词】 线扩散 函数 ，调制传违 函数}分解力，瞬时视场，重抽样 1 概 进 随着航天遥感技术的迅速发展，遥感工作者对卫星图象的质量越来越关注 如何评价和 提高图象的质量，是一个相当重要而又复杂的问题。调制传递函数是评定图象质量的重要方 法。由调制传递函数可 以较准确地估计成象系统的分解力。因此测定数字成象系统的调制传 递函数对评价卫星数字扫描图象是相 当重要的。本文首次以固体摄像机CCD获取的数字扫描 图象为例，探讨数字成象系统调制传递函数 (简称MTF)的测定方法及其应用。 2 测定方法 对子数字成象系统而言，其象索大小相对于测定模拟成象系统MTF的刀刃采样 间 隔而 言，显得太大，因此表达刀刃影象的象素就太少。如果直接用刀刃梯度法测定线 扩 散 函数 A ‘，和MTF，则A ‘和MTF就存在报犬的随机性和不稳定性，从而测定的A ‘，和MTF就 不能用来评价象质。但 当数字扫描图象满足采样定理时，由数字扫描图象可 以重建成连续图 象 这就为测定数字成象系统的MTF提供了一种有效的解决问题的方法。因此数字 成象系 统MTF的测定方法如下。 (一)确定刀刃范围及刀刃方 向。刀刃范围根据刀刃在 图象中的位置适当选取。若刀刃方向 与采样方向不垂直，则需用最小二乘直线拟合法，确定刀刃方 向与采样方 向的夹角a，如图1 蝗稿 日期：1000一D，～l3 *本文为硕士论文 的一部分．宣家兵．粱荫中和刘明华三位副教授给予了支持和帮助 23 所示。 (二)刀刃所在范围的蘑抽样：象元亮度值的间接道抽样是用重抽弹函数来表达周围象素亮 度值对被抽样点 (非整数点位)贡献的权。理想的重抽样函数足平克雨数 (妻Ⅱ图 2所示)。 其横轴上各点的幅值代表了相应点对愿点 (0)处亮度贡献的权。但 由于辛克函数是定义在 无穷域上的，又包括三角函数的计算，实际使用起来不方便。因此常用的亮度踅抽样接有最 邻近元算法、双线性插照算法稻三苁裙舞莺抽样三剥吣装宦主趁褶积算法萄然计算速度最慢 且最复杂，但秉建的图象质量最优≯逮箍国予谚方凄其有微分特点所致。根据MTF测 定静 -要求，笔青连，}ji稿翟习-薯柏 “咱数来近戤表达辛克函数 (如雹 3所示)。 图 1 刀刃与其采样方向 图2 辛克函数 图3 双三次褶积重抽样 三次褶积重抽样函数的表达式如下t ’v。(*)=1—2Ⅳ：+}Ⅳ。J。 0≤1*。l≤l 1 ’ (1) w。(*)二4—8Ix。I十5x：一Ix。l。 1≤1茁。≤【2 j 式中*。定义为以被抽样点为原点的邻近象素的x坐标值，其象素间隔为1。 图3中P点为被抽样点，利用三次褶积对P点亮度重抽样时，其计算公式如 下 (推 导 过 程见参考文献 口’)： ‘ ‘ BP= ∑ ∑ w (x。¨p))Bj)w (Y。{，j，) ‘(2) 【一 1 j一 1 其中B；j为P点四周一个已知象素的亮度值，