本发明属于图像仿真领域，具体涉及一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法。
背景技术：
微振动是指航天器在轨运行期间，由于搭载设备(如动量轮等高速转动部件、太阳翼驱动机构等步进部件、红外相机摆镜等摆动部件)正常工作造成的航天器幅度较小的往复运动。微振动源指引起微振动的设备。微振动能量很小，相比发射段力学环境造成的应变，微振动至少小1个量级，不会造成结构破坏。除了幅值较小，微振动的频率范围很广，姿态控制系统难以测量，也无法全频段控制。微振动主要影响光学相机等对微振动敏感的设备，是高分辨率遥感卫星必须解决的问题。
国际上在微振动对成像质量影响评估方面取得了大量研究成果，并形成了相关软件，典型的如：ITM、IME和DOCS。但这些软件都是对中国禁运的，因此只能粗略了解该类软件的分析方法。这些软件基本上都是用于分析微振动对相机视轴(LOS)的影响，或进一步分析微振动对相机主镜面型的影响，没有进一步得到微振动对最终的图像质量的影响。
国内相关领域研究起于1991年，五院总体部与哈工大合作，针对某卫星的太阳翼转动、磁带机、动量轮等活动部件工作对成像质量的影响进行了研究，没有考虑光路对微振动的敏感特性。后续虽然对该方法进行了改进，但同国外主要软件一样，这些方法仅是解决了微振动对相机视轴LOS的影响问题，没有具体涉及微振动对图像质量的影响。
关于微振动对图像质量影响，目前可查到的主要有以下成果：
(1)线性振动
对线性振动，模型如公式(1)，成像质量MTF如公式(3)所示。
x(t)＝x0+vt (1)
d＝vt (2)
MTF(N)＝sinc(πNd) (3)
式中：N为采样频率，d为像面上运动距离。
(2)正弦振动
正弦振动如图1所示，图中A图表示为积分时间te/T0≤1振动周期时的示意图，B图为te/T0>1时的示意图。
当te/T0≤1时，如公式(4)所示，成像质量MTF如公式(6)所示。
式中：a为振幅，为初相位角，公式(5)中的为按照概率计算的弥散斑平均直径，J0为零阶贝赛尔函数。
当te/T0>1时，MTF(N)可表示为下式：
MTF(N)＝J0(2πNa) (7)
对于正弦振动对系统MTF的影响的零阶贝塞尔函数表达示为
(3)随机振动
随机振动模型如公式(9)所示，其分布假定符合高斯分布，成像质量MTF如公式(10)所示。
MTF(N)＝exp[-2(πσN)2] (10)
上述公式仅给出了相机视轴LOS晃动对光学系统MTF的影响，无法直接得到微振动对图像质量影响的可视化效果。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，可有效的模拟在微振动(相机视轴LOS)已知情况下，图像质量影响相对原始图像的变化情况，通过可视化的方法直观显示微振动对图像质量的影响情况。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于微振动对图像质量影响仿真的方法，包括如下步骤：
步骤(1)采用时间延迟积分图像控制器TDICCD采集获取在轨图像。
在轨图像为行图像，每一行像元对应一个采集时刻。
获取所要仿真的相机视轴LOS晃动数据，将LOS晃动数据分配在在轨图像的每一行像元对应的时刻上。
步骤(2)对于在轨图像，以垂直于推扫方向作为当前分析方向，从LOS晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行如下步骤(3)～步骤(6)进行像元的能量值的更新。
步骤(3)计算LOS晃动幅值与像元尺寸的比值；将比值向下取整，得到LOS晃动的大幅能量。
步骤(4)将当前时刻对应的像元在当前分析方向上平移LOS晃动的大幅能量对应的值。
步骤(5)将比值减去LOS晃动的大幅能量，得到LOS晃动的小幅能量λ。
步骤(6)将步骤(4)平移之前当前时刻对应像元的能量的(1-λ)倍，再加上平移之后当前时刻对应像元的能量的λ倍，更新当前时刻对应像元的能量值。
步骤(7)以沿推扫方向作为当前分析方向，从LOS晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行上述步骤(3)～步骤(6)进行像元的能量值的更新。
有益效果：
(1)本发明相比传统方法仅是评估微振动对MTF的影响，本发明可给出微振动对图像质量影响的直观效果；
(2)相比传统方法基于CCD成像的假设，对于TDI CCD，在晃动较大的时候，本方法可更有效的评估微振动对成像质量的影响；
(3)相比传统方法难以考虑积分级数的影响，本发明可有效考虑不同积分级数对成像质量的影响。
附图说明
图1为本发明一种微振动对图像质量影响的仿真分析流程图；
图2为实施例中仿真用LOS示意图；
图3为实施例中仿真用原图；
图4为实施例中仿真图和原图对比。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1
微振动对图像质量影响的仿真方法，在已知微振动导致的相机视轴晃动情况下，对视轴晃动进行分析，给出不同频率的LOS晃动分量，在此基础上根据不同的影响机理，给出LOS晃动导致的像元能量重新分配和分布，从而实现仿真微振动对图像质量影响的目的。
其基本原理是：目前对地光学遥感相机主要为TDI CCD相机，在每一个成像瞬间(单机积分时间内)，相机视轴LOS的晃动会带来两个效应。一是大幅晃动带来的地物影像的能量被分配到其他的像元；一是小幅晃动带来的地物影响能量在相邻像元内重新分布。这两种效应一般同时存在，因此需要对相机视轴LOS的晃动进行分析，分别得到这两个效应，然后根据其效应对能量进行必要的分配，从而得到微振动对图像质量影响的仿真效果。
本发明的具体步骤是：
步骤(1)采用时间延迟积分图像控制器TDICCD采集获取在轨图像。
在轨图像为行图像，每一行像元对应一个采集时刻；
获取所要仿真的相机视轴LOS晃动数据，将LOS晃动数据分配在在轨图像的每一行像元对应的时刻上。
步骤(2)对于在轨图像，以垂直于推扫方向作为当前分析方向，从LOS晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行如下步骤(3)～步骤(6)进行像元的能量值的更新。
步骤(3)计算LOS晃动幅值与像元尺寸的比值；将比值向下取整，得到LOS晃动的大幅能量。
步骤(4)将当前时刻对应的像元在当前分析方向上整体平移LOS晃动的大幅能量对应的值。
步骤(5)将相对比值减去LOS晃动的大幅能量，得到LOS晃动的小幅能量λ。
步骤(6)将步骤(4)平移之前当前时刻对应像元的能量的(1-λ)倍，再加上平移之后当前时刻对应像元的能量的λ倍，更新当前时刻对应像元的能量值。
步骤(7)以沿推扫方向作为当前分析方向，从LOS晃动数据的第一个时刻开始，针对每个时刻对应像元，执行上述步骤(3)～步骤(6)进行像元的能量值的更新。
实施例2
1、首先给定LOS和待仿真图像，分别入图2和图3所示：
2、根据前述仿真流程，首先需要将时间进行配准。配准包括两个方面，首先是每一行图像对应的LOS的时间段需要配准。其次需要对该时间段内的LOS进行分析，通常来讲遥感卫星的单机积分时间为10-4秒量级，因此，在该时间段内LOS晃动表现为线性运动。从物理上将，在10-4秒量级，以及10kHz量级，结构振动已经非常微小。相对较大的振动都是在0.01～100Hz左右的频段内。因此从物理上分析LOS在单级积分时间内的晃动可认为是线性运动。此时可求的在该时间段内LOS晃动的最大值。此值作为单级积分时间内的LOS晃动值。
3、对该值相对相机像元大小(一般为10μm左右，此处取10μm)取整，得到的结果是在该积分时间内该行图像整体偏移，设为d。
4、根据积分时间取图像，当积分级数为N时，此时LOS晃动影响的图像为N行。将取得的图像整体平移d个像元。
5、再将前面求得的LOS晃动相对相机像元大小的最大值减去取整的值，得到小数部分，设为m。将前面取得的图像的值乘以m，再加上平移一个像元后图像的值乘以1-m，将结果除以积分级数作为这一段图像的结果。
6、如果纵向也有LOS晃动的话，根据前述步骤进行处理，唯一差别在将图像改为从纵向获取。
7、如此则处理完一行数据。重复进行上述步骤，直至所有图像行处理完毕。得到如图4所示的结果。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。