在自适应光学(AO)系统中,成像是不可或缺的一部分。AO仿真系统中的探测器和哈特曼-夏克波前传感器的成 像过程一般用二维的离散卷积来计算,而通常它的数值算法用快速傅立叶变换(FFT)实现。但是随着矩阵维 数的增加,卷积的运算量会急剧增大,成为制约整个AO仿真效率的一个瓶颈。利用图形处理器(GPU)的强大计算能力,可以 使成像系统运行速度大幅提高。在NVIDIA Tesla C2050 GPU上,针对不同分辨率的图像,获得了相对于串行 程序5?24倍的加速比。

卫星平台振动导致色散型成像光谱仪在曝光过程中与地物产生相对运动， 从而严重地影响了光谱数据质量。 本文以PHI为色散型光谱仪模型， 研究计算了俯仰角、 侧滚角、 偏航角以及三角综合按照卫星振动信号和不同振幅的谐波振动对光谱数据的空间图像和光谱的影响程度， 并且仿真出了各种振动下的畸变光谱数据立方体， 得到卫星平台振动造成光谱数据畸变的一般规律。 结果表明， 色散型光谱仪对卫星振动振幅要求较高， 微小的振幅对光谱的影响也非常大， 必须对光谱数据进行校正和对卫星平台进行减振， 才能保证地物光谱的真实性。

在干涉成像光谱仪扫描过程中， 卫星姿态的不稳定性将严重影响光谱成像质量。 针对该问题， 在分析干涉成像光谱仪光谱成像退化机理的基础上提出了一种微分动态成像仿真方法， 以此来模拟光谱成像退化过程。 并提出了平均掺杂比的概念， 通过它建立起卫星姿态俯仰、 侧滚和偏航的运动参数与其对光谱成像影响之间的桥梁， 详细推导了这两者之间的定量关系。 以环境资源卫星提供的遥感数据为例进行了退化仿真， 结果表明平台振动不仅影响光谱成像的空间分辨率， 更会带来光谱失真， 且相邻像元光谱差异较大的区域影响较大。 通过仿真数据分析， 对卫星姿态稳定精度提出了要求， 给出了必须重视振动影响并需要采取相应补偿措施的姿态稳定度条件。

平台振动导致光学系统在曝光时间内与景物产生相对运动，严重影响了成像质量，而图像的退化模式可能并不单一。针对目前难于仿真高阶多模的复杂振动引起的图像退化问题，提出了基于像移矩阵的微分动态像移路径图像退化法，全面考虑了振动的空域和频域特性对图像退化的综合作用。从而在实际应用中只要已知振动函数，便可以通过一幅清晰的图像仿真得到振动引起的退化图像。并通过图像频谱的理论特征和实际仿真图像的测量特征的对比验证了仿真的可靠性。该仿真算法能够精确、灵活地控制退化的参数，可望在对退化图像的复原问题中提供极大的便利。

研究了运动模糊图像在空间域和频域上的数学模型,根据运动图像的模糊原理, 提出了时间等分运动模糊图像的仿真方法, 仿真了高频振动模糊图像。理论分析指出, 物体做高频谐波振动时运动模糊成像的频谱会由于Bessel函数的零点的存在而形成系列条纹, 对振动模糊图像的频谱做两次Radon变换能检测出振动的方向和振幅, 从而得到高频振动模糊图像的点扩散函数。实验结果表明运动模糊图像仿真原理正确, 振动的方向和振幅的检测方法可行, 为设计正确有效的振动图像复原算法提供了有力的依据。