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工学硕士学位论文
D 相机技术研究
硕士研究生: 杜鹏
导师: 龙夫年研究员
申请学位: 工学硕士
学科: 光学工程
所在单位: 空间光学工程研究中心
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
.: 624
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON TECHNOLOGIES OF THE LARGE
FORMAT D CAMERA
Candidate: Du Peng
Supervisor: Prof. Long Funian
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Optical Engineering
Affiliation: Research Center for Space Optical
Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
D D 航测相机得到了快速的发
展,D 型航测相机,由于其凝视成像且具有体积小、重量轻、
相机系统结构相对简单等一系列优势而得到航空测量领域越来越多的重视。而
D 探测器的成功研制和量产,更是给彩色航空数码相机带来一
次前所未有的革命。
D 航测相机的关键技术进行了研究,主要包含以
下几点内容:
首先,简要分析了可见光的大气传输特性,利用“6S”大气辐射传输模
型软件计算了 30km 高度时 ~ 谱段辐射光的大气透过率,并计算该
谱段辐射光在 30km 高度时针对不同地面目标的大气传输信号强度。
其次,D 航测相机的工作原理,并根据航测相机的
性能指标要求进行航测相机光学系统的结构参数论证,最终确定采用双高斯形
式光学系统,设计出焦距为 360mm,入瞳口径为 83mm,全视场角为 10°,
MTF 在 83lp/mm 时大于等于 的光学系统,并对初步设计完成的光学系统
进行了性能指标的复核。
然后,D 航测相机光学系统的性能,主要包
括:(1)分析了光学系统的环境适应能力,并对光学系统进行了光学被动式消
除环境热敏感处理;( 2)分析了杂散光对光学系统性能的影响,主要分析了有
效视场外光线和鬼像对光学系统的影响,并给出了针对该光学系统的遮光罩设
计并进行了光机整体消杂光仿真;(3)对光学系统进行了公差分配,分别给出
了在常温常压的加工装配条件下和在航测相机的实际工作环境条件下的系统公
差分析结果。
最后,D 航测相机所得到的 bayer 格式图像的彩色插值
恢复算法进行了分析和研究:分析了典型彩色插值恢复算法的算法结构和各种
算法对 bayer 格式图像彩色恢复性能的仿真结果,并对结果进行了定性和定量
两个方面的评价。
关键词:光学系统设计;性能分析;恢复算法;航测相机;D
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
With the increasing maturity of D detector's production, CCD aerial
camera obtains fast development, especially the D aerial camera, because
it is smaller, lighter and relatively simply opti-mechanical, such a series of
advantages make the D aerial camera get more and more attention paid
from the aviation fields. What is more, the essful research and mass production
of the large format D detector brings an unprecedented revolution to t