为解决卫星摆扫获得的遥感影像存在畸变和像质退化的问题,提出一种分辨率反演与深度卷积网络相结合的几何校正与图像增强方法。摆扫过程中,空间相机的摆扫角和单位视场角恒定,探测器像面的像素与相机光轴指向的地面景物一一对应,根据这两点,像面上畸变的景物可以被精确地反演恢复。其次,采用真实的遥感影像作为样本,训练了针对遥感影像的深度卷积网络框架,解决了反演恢复过程中的影像模糊问题,增强了校正后影像的视觉效果。实验中,畸变校正后的影像很大程度地恢复了地面景物的原有几何特性。采用无参考图像质量评价指标(NR-IQA )对本文提出的网络结构、在传统图像集上训练的网络结构及插值方法进行对比评价,结果表明所提网络结构的图像增强结果更佳,能较为有效地恢复遥感摆扫影像。

为满足机载摆扫式光谱仪在25 Hz扫描频率下工作的要求, 设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先, 计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系, 通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能, 设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式, 通过600 r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫; 同时采用匀速摆扫的运动方式, 降低了摆镜的控制难度, 提高了系统的稳定性。然后, 采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化, 摆镜最终质量为5.28 kg, 轻量化率达到58%。最后, 通过有限元仿真计算得到: 摆镜在机载平台600 r/min转速离心力与1 g重力的作用下, 面型精度RMS值优于λ/20, 基频达到1 199 Hz, 具有较高的力学稳定性, 满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。