[发明专利]一种基于全链路的噪声分析方法

说明书

本发明公开了一种基于全链路的噪声分析方法，包括：调用与遥感成像全链路产生的图像产品相对应的频域景物统计模型；对所述频域景物统计模型进行解析，得到用景物标准差表示的亚采样噪声总功率；根据预建立的景物均值与景物标准偏差的关系，将用景物均值表示的散弹噪声总功率，转换为用景物标准偏差表示的散弹噪声总功率；将所述用景物标准差表示的亚采样噪声总功率与所述用景物标准偏差表示的散弹噪声总功率之和，作为第一噪声总功率；基于所述第一噪声总功率，进行全链路的噪声分析，得到分析结果。通过本发明实现了噪声的定量化，保证了相机总体设计的图像质量，并为图像处理确定了算法和参数。

技术领域

本发明属于航天光学遥感相机总体设计及图像技术领域，尤其涉及一种基于全链路的噪声分析方法。

背景技术

在光学遥感成像系统的研制中，用户往往对成像系统SNR(Signal to NoiseRatio，信噪比)参数进行约束，最常用的是提出在高中低均匀辐亮度情况下的SNR指标，比如最大SNR大于48dB，中等SNR大于37dB，最小SNR大于20dB。

在轨SNR是由成像过程中的许多影响因素决定的，包括光学遥感器探测器噪声、电路噪声、景物散弹噪声、量化噪声、压缩噪声、图像处理噪声放大。噪声的存在造成图像有用信息的湮没，目标丢失，信息量降低。

由于国内卫星多追求高MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)设计，造成成像系统的亚采样，亚采样造成景物高频分量混淆到低频分量，引起虚假目标存在，造成图像失真。而在航天光学遥感成像相机总体设计中，没有把亚采样效果考虑为噪声，仅有定性的认识，而在总体设计中，了解该量的大小以及在噪声中的比重是很重要的。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于全链路的噪声分析方法，以实现噪声的定量化，保证相机总体设计的图像质量，并为图像处理确定算法和参数。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于全链路的噪声分析方法，包括：

调用与遥感成像全链路产生的图像产品相对应的频域景物统计模型；

对所述频域景物统计模型进行解析，得到用景物标准差表示的亚采样噪声总功率；

根据预建立的景物均值与景物标准偏差的关系，将用景物均值表示的散弹噪声总功率，转换为用景物标准偏差表示的散弹噪声总功率；

将所述用景物标准差表示的亚采样噪声总功率与所述用景物标准偏差表示的散弹噪声总功率之和，作为第一噪声总功率；

基于所述第一噪声总功率，进行全链路的噪声分析，得到分析结果。

在上述基于全链路的噪声分析方法中，所述频域景物统计模型为：带有空间域的景物标准差的频域功率谱密度模型。

在上述基于全链路的噪声分析方法中，所述频域景物统计模型的表达式为：

其中，u,v分别表示二维空间方向上的频率，μ表示平均空间细节，σ_L表示景物标准差。

在上述基于全链路的噪声分析方法中，所述对所述频域景物统计模型进行解析，得到用景物标准差表示的亚采样噪声总功率，包括：

对所述频域景物统计模型经过全链路MTF传递；

对全链路MTF传递后的景物频谱进行频谱复制，得到复制谱；

在频率轴上以2倍奈奎斯特频率为步进对复制谱进行平移，并对所有平移后的复制谱进行求和运算，得到亚采样总频谱；

对亚采样总频谱进行加窗运算，取0到1倍奈奎斯特频率之间的频谱；