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某科學の超電報

福衛五號影像經溫度調控、回溯修正後,解析度已有大幅改善

  • 20170919 南投,圖/國研院提供。

福爾摩沙衛星五號於今年 8 月 25 日發射,台灣時間 9 月 8 日(美西時間 9 月 7 日)光學遙測酬載開始進行取像後,發現影像略有模糊及光斑現象產生,研判可能是遙測取像儀焦距偏移所造成。

國家實驗研究院旋即成立由 9 位專家學者組成的遙測取像專案小組,以確認焦距偏移原因並進一步提升影像品質。在專案小組多次工作會議的建議指導下,太空中心團隊運用取像儀的溫度調控機制及「回溯修正」(deconvolution)的失焦影像還原技術,大幅改善福衛五號影像品質,目前已可達黑白 3 米、彩色 5 米之解析度。國研院太空中心將在專案小組協助下,朝原訂目標黑白 2 米、彩色 4 米之解析度繼續努力。

美國加州修正前,圖/國研院提供。

美國加州修正後,圖/國研院提供。

所謂溫度調控是改變衛星內部溫度,以利用熱漲冷縮之原理改變遙測取像儀之焦距。經過反覆測試與分析,最後發現調整部分區域溫度,將固定主鏡的結構體升至 35℃,次鏡支撐環升至 30℃,可將光斑直徑縮小約 15%。而「回溯修正」則是以數值方法找出代表福衛五號影像光斑之點擴散函數(Point Spread Function, PSF),再對該影像進行回溯修正(deconvolution)運算,將失真的影像還原。

截至目前為止,福衛五號已成功取像累積超過 1000 組黑白/彩色影像,經過前述兩種方式處理過之影像,解析度可達黑白 3 米、彩色 5 米。目前相關調校工作仍持續進行中,專案小組也建議其他改善影像方式,期能再提升影像解析度。

20171001台北,圖/國研院提供。

此外,太空中心曾研議藉由改變衛星軌道高度以調整遙測取像儀焦距之方案,然而經由模擬結果,專案小組研判此方式對影像品質幫助不大,不建議太空中心執行。

在調校與改善衛星影像期間,國研院太空中心也已將福衛五號影像除光斑程序由初期的人工處理,改進為自動化處理,以加速影像處理速度,目前影像處理作業時間約會額外增加兩小時。待所有影像處理程序與方法確認後,太空中心將增加配置 GPU 電腦,預計未來將只需增加約一小時的處理時間,即可及時提供客戶影像產品及支援災害防救等任務。

至於遙測取像儀之所以產生焦距偏移現象,太空中心人員經由不同溫度的衛星影像分析研判,取像儀焦點向後偏移(即 CMOS 感測器位置較實際成像面近)約 1 毫米。至於發生此現象之可能原因,目前正進行實驗確認中。

  • 本篇修改自國研院新聞稿。

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