Моделирование формирования изображения космическим гиперспектрометром по схеме Оффнера

Расторгуев Андрей Алексеевич; Харитонов Сергей Иванович; Казанский Николай Львович; Rastorguev Andrey Alekseevich; Kharitonov Sergey Ivanovich; Kazanskiy Nikolay Lvovich

doi:10.18287/2412-6179-CO-644

Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Инженерное дело. Техника в целом \ Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения \ Электротехника

Моделирование формирования изображения космическим гиперспектрометром по схеме Оффнера

Автор: Расторгуев Андрей Алексеевич, Харитонов Сергей Иванович, Казанский Николай Львович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 1 т.44, 2020 года.

Бесплатный доступ

В настоящей работе разработана математическая модель формирования изображения, которая позволяет создавать прогнозное гиперспектральное изображение. Модель учитывает формирование оптического изображения с помощью матричного фотоприёмника. В работе приведено численное моделирование формирования гиперспектрального изображения, проведены оценки пространственного, спектрального разрешения, а также адекватности полученных результатов.

Бортовой гиперспектрометр, формирование изображения, схема оффнера, матричный фотоприёмник, разрешающая способность, численное моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/140247066

IDR: 140247066 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-644

Modeling of image formation with a space-borne Offner hyperspectrometer

In this paper, we developed a mathematical model of image formation that allows a predictive hyperspectral image to be generated. The model takes into account the formation of an optical image using a matrix photodetector. The paper presents a numerical modeling of hyperspectral image formation and gives estimates of spatial and spectral resolution, as well as analyzing the adequacy of the results.

Список литературы Моделирование формирования изображения космическим гиперспектрометром по схеме Оффнера

Остриков, В.Н. Имитационная оценка потенциальных возможностей гиперспектральной съёмки бортовой аппаратурой малого космического аппарата / В.Н. Остриков, О.В. Плахотников, К.М. Шулика // Механика, управление и информатика (см. в книгах). -2012. - № 2(8). - С. 21-25.
Хименко, В.И. Анализ информативных признаков в задачах обработки данных аэрокосмического мониторинга / В.И. Хименко, М.Ю. Охтилев, А.А. Ключарев, В.А. Матьяш // Информационно-управляющие системы. - 2017. - № 2(87). - С. 2-12.
Козинов, И.А. Формирование и обработка гиперспектральных изображений в оптико-электронных системах дистанционного зондирования Земли / И.А. Козинов, Г.Н. Мальцев // Оптика и спектроскопия. - 2016. -Т. 121, № 6. - С. 1005-1019.
Макарецкий, Е.А. Моделирование процесса формирования гиперспектрального изображения / Е.А. Макарецкий, А.В. Овчинников, А.В. Гублин, С. Л. Погорельский, В.М. Понятский // Распознавание - 2018 (сборник трудов конференции). - 2018. - С. 160162.
Селин, В.А. Оценка функциональных ожиданий тематических потребителей от оптических КСДЗЗ среднего разрешения / В.А. Селин, А.А. Емельянов, О.С. Сизов, К.С. Емельянов, А.В. Борисов // Исследование земли из космоса. - 2019. - № 5. - С. 89-98.
Артюхина, Н.К. Особенности построения видеоспектрометров дистанционного зондирования земли из космоса / Н.К. Артюхина, М.Н. Котов // Приборы и метода: измерений. - 2010. - № 1(1). - С. 56-62.
Mouroulis, P. Optical design of a compact imaging spectrometer for planetary mineralogy / P. Mouroulis, R.G. Sellar, D.W. Wilson // Optical Engineering. - 2007. -Vol. 46, Issue 6. - 063001.
Prieto-Blanco, X. The Offner imaging spectrometer in quadrature / X. Prieto-Blanco, C. Montero-Orille, H. Gonzalez-Nunez, M.D. Mouriz, E.L. Lago, R. de la Fuente // Optics Express. - 2010. - Vol. 18 - P. 1275612769.
Lee, J.H. Optical design of a compact imaging spectrometer for STSAT3 / J.H. Lee, T.S. Jang, H.-S. Yang, S.-W. Rhee // Journal of the Optical Society of Korea. - 2008. -Vol. 12, Issue 4. - P. 262-268.
Казанский, Н.Л. Моделирование работяг гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера в рамках геометрической оптики / Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов, С.И. Карсаков, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. -2014. - Т. 38, № 2. - С. 271-280.
Досколович, Л.Л. О коррекции эффекта перекрытия дифракционных порядков в спектрометре на основе схемы Оффнера / Л.Л. Досколович, Е.А. Безус, Д.А. Быков // Компьютерная оптика. - 2014. - Т. 38, № 4. - С. 777-781.
Казанский, Н.Л. Моделирование работы космического гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера / Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов, Л.Л. Досколович, А.В. Павельев // Компьютерная оптика. - 2015. - Т. 39, № 1. - С. 70-76. -
DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-170-76
Карпеев, С.В. Исследование дифракционной решётки на выпуклой поверхности как диспергирующего элемента / С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. - 2015. - Т. 39, № 2. - С. 211217. -
DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-2-211-217
Карпеев, С.В. Юстировка и исследование макетного образца гиперспектрометра по схеме Оффнера / С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, А.Р. Мурдагулов, М.В. Петров // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2016. - Т. 15, № 1. - C. 197-206. -
DOI: 10.18287/2412-7329-2016-15-1-197-206
Подлипнов, В.В. Калибровка изображающего гиперспектрометра / В.В. Подлипнов, Р.В. Скиданов // Компьютерная оптика. - 2017. - Т. 41, № 6. - С. 869-874. -
DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-6-869-874
Расторгуев, А.А. Моделирование распределения освещённости в плоскости регистратора космического гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера / A.А. Расторгуев, С.И. Харитонов, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. - 2017. - Т. 41, № 3. - С. 399405. -
DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-399-405
Расторгуев, А. А. Моделирование допустимых погрешностей расположения оптических элементов для космического гиперспектрометра, проектируемого по схеме Оффнера / А.А. Расторгуев, С.И. Харитонов, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. - 2018. - Т. 42, № 3. - С. 424-431. - 10.18287/2412-6179-2018-42-3 424-431.
DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-3424-431
Техническая оптика / Г.Шрёдер, Х. Трайбер; пер. с нем. Р.Е. Ильинского. - М.: Техносфера, 2006. - 258 с.
Проектирование оптических систем / Р. Шеннон, Дж. Вайант; пер. с англ. под ред. И.В. Пейсахсона. - М.: Мир, 1983. - 432 с.
Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс; пер. с англ. под ред. П.А. Чочиа. - М: Техносфера, 2005. - 1072 с.
Гужов, В.И. Дискретизация изображений в реальных системах с помощью обобщённых функций / B.И. Гужов, И.О. Марченко, Д.С. Хайдуков, C.П. Ильиных // Автоматика и программная инженерия. - 2016. - № 4(18). - C. 45-52.
CMV2000 Datasheet [Electronical Resource]. - 2019. -URL: https://ams.com/cmos-imaging-sensors (request date 26.05.2019).
MT9M413C36STC Datasheet [Electronical Resource]. - 2019. - URL: https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/97416/MICRON/MT9M413C36STC.html (request date 26.05.2019).
ENVI [Electronical Resource]. - 2019. - URL: https://www.harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI (request date 26.05.2019).
Батраков, А. С. Математическая модель для прогнозирования линейного разрешения космических оптикоэлектронных систем дистанционного зондирования / А.С. Батраков, А.Б. Анатольев // Оптический журнал. -2000. - Т. 67, № 7. - С. 92-99.

Еще