调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)是光学卫星相机成像质量评价的重要参数之一,在轨MTF检测关系到遥感数据的应用和未来遥感相机的发展。针对目前对地观测中广泛应用的光电成像系统,以反射点源阵列、辐射状靶标和大面积刃边靶标等便于数学描述的特殊点线面目标作为参照,依据MTF的物理定义,通过亚像元位置检测与参数化模型拟合等,对卫星相机进行了在轨MTF检测。实验结果表明:点源法是最严密的检测方法,可以全面表征遥感相机的成像能力;方波法在大面积靶标配合下,能直接获取成像系统在奈奎斯特频率处的MTF值;刃边法是光学相机常用的检测方法,但是仅能获取沿轨与垂轨方向的MTF。三种方法所得的在轨MTF的检测结果具有较好的一致性,最大相对误差优于6.00%。这些方法各有特点,其适用性存在一定差异。

使用点源法可以严密检测调制传递函数(MTF),能够有效检验各个方向的MTF值,可用于空间探测相机在轨性能的监测。但点源图像存在噪声,利用传统滤波方法对其进行去噪处理,会存在检测精度不足甚至出现MTF曲线阶跃近似为0的现象,从而影响其对成像质量的评判。因此,根据点源图像光强分布的特点,提出一种基于平缓区均值的点源图去噪方法,并将该方法与传统滤波方法进行定量比较。仿真和实验结果表明:该方法将MTF曲线的检测率提高到90.91%以上,相比于传统滤波方法中效果最好的中值滤波,MTF的检测精度能提高98.73%,同时提高图像的峰值信噪比和结构相似度。

空间相机作为空间态势感知的主要器件,需实时监测其成像质量,但旋转卫星平台观测地面靶标以测量调制传递函数(MTF)会增加技术风险且无法进行多次测量,因此需要研究无需进行平台翻转以实时测量空间相机在轨MTF的方法。利用深空背景中常见的星点作为在轨MTF测量的目标,结合点源法研究其在轨MTF测量的方法,利用高斯拟合定位和多图配准重构点扩展函数,提出最终基于星点的MTF检测方法。仿真和实验结果表明:所提方法的抗噪性好,当随机噪声标准差为40时,MTF的均方误差为10 -4量级,且对小星点目标的检测效果好,当MTF的均方误差小于0.2 pixel时,能够检测的最小弥散圆半径为0.9 pixel。

调制传递函数(MTF)是光学卫星传感器像质评价的重要参数,在轨MTF检测关系到高分辨卫星遥感数据的应用 和未来卫星遥感器的发展。目前主要有刃边法、脉冲法、点源法、周期靶标法等多种在轨MTF检测方法,这些 方法各有特点,均取得一定的在轨检测成效。通过对常用的在轨MTF检测方法的论述,对比分析了不同方法 的适用范围、参照目标布设、数据处理及应用效果等,以期提高不同空间分辨率的光学卫星传感器在轨MTF检测精度。