在星载推扫式高光谱成像仪成像过程中, 卫星平台以振动为典型形式的姿态运动会导致探测器上不同的地物信息相互混叠, 引起高光谱图像质量的退化。 为了更有效地抑制、 校正与补偿卫星振动引入的成像误差, 针对典型色散型推扫成像光谱仪受平台振动而产生的空间维、 光谱维质量退化的机理进行仿真分析和实验研究。 通过分析其曝光时间内的光谱混合过程, 得到了地物光谱和卫星姿态之间的关系, 建立了推扫光谱成像退化模型。 该模型综合考虑了不同姿态振动模式的影响, 只要给出每个时刻的卫星平台姿态参数, 即可通过普适的系数矩阵计算得出每个混合像元的平均混合比, 进而获得仿真的退化高光谱数据立方体。 详细推导了平均混合比的一般表达形式, 对振幅、 频率等振动参数对光谱混合的影响分别进行了定量分析。 以实际运动状态下拍摄获得的高光谱数据立方体为例, 进行了退化仿真和地面模拟运动退化实验, 并对退化前后的高光谱数据进行了评价。 结果表明, 退化仿真和实际退化效果吻合, 平均混合比能够直接反映高光谱图像退化的程度; 卫星振动造成高光谱图像空间维质量恶化, 使不同地物目标的光谱发生了混叠; 高光谱数据的退化程度主要由振幅决定, 振动频率对退化的影响较小。

卫星振动不仅会引起TDI(Time Delay and Integration)CCD相机像元采样的不规则性，还会引起像元弥散斑空间分布的不一致性，导致图像传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)产生空间变化，从而制约高分辨率图像振动复原质量。本文从卫星振动对TDICCD相机推扫成像采样过程的作用机理出发，结合理论推导与仿真研究，得到了平台振动引起的图像空间移变降质及表征方法。然后在振动复原模型的基础上，推导得出MTF空间移变降质对复原处理误差的影响，并基于实际卫星图像开展了复原实验。实验结果表明: 当振动所致图像MTF空间移变降质小于15%时，复原处理后的图像与理想图像的结构相似度优于0.95，而且处理误差所导致的图像失真不影响判读质量。