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太空科普 發射後的挑戰— 影像處理與調校

作者:黃楓台
國家太空中心
2016-05-01

福衛五號影像處理系統與操作

衛星影像資料透過X 頻段天線接收傳輸到資料擷取次系統,影像原始資料經由資料擷取次系統處理成第零階影像(Level 0)後,操作人員便可以利用資料管理次系統的介面,選取想要的區域下產品訂單,資料管理次系統驅動資料處理次系統進行運算,最後產生出經過輻射校正的第一階影像(Level 1A)或是經過輻射與幾何校正的第二階影像(Level 2)。

在影像品質次系統方面,與上述幾個次系統不太一樣,它可以說是數個演算法、程序或是程式所組成,影像品質工程師主要工作是利用影像品質次系統中的程序與程式定期監控衛星影像的品質,包括(1)追蹤影像調制轉換函數(Modular Transfer Function, MTF)值的變化,以及(2)更新產生影像處理次系統所需要,包含輻射與幾何參數的校準參數檔案(Calibration Parameter File,
CPF)。

福衛五號調校階段工作

福衛五號調校階段首要任務有兩個,一是遙測影像儀規格的驗證,二是遙測影像儀性能的調校,由於在這個階段衛星已在天上繞地球運行,因此不論是遙測影像儀的規格驗證或是性能調校,都必須利用衛星獲取地面影像並下傳到太空中心來進行,影像品質工程師透過福衛五號影像可以檢查衛星上遙測影像儀的規格與性能。

在衛星遙測影像儀規格驗證部分,我們要檢查的是衛星影像地面解析度(GSD)與調制轉換函數,地面解析度是遙測衛星一個最重要的性能指標,而調變轉換函數則是量測影像銳利度的一個重要的參考數值。對於地面解析度的確認,我們令衛星在星下點(人造衛星在地面的投影點)附近對一個明顯且足夠長而直的人造地標(如:公路、橋等)取像,若是已知此一地標的長度,另外計算影像中該地標的像元(pixel)數,將地標的長度除以像元數,便可以估算遙測影像儀的地面解析度。而對於調制轉換函數的計算,太空中心在澎湖南邊建置一個校正場,該校正場是一個60 公尺× 60 公尺黑白的田字型圖案,如圖所示。衛星對該區域取像後,我們可以擷取當中含有這一田字型影像,利用影像處理技術與演算法,便可以計算出福衛五號調制轉換函數的值。

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