空间遥感成像的整体信息理论
光学
2025-12-22 v1
摘要
为解决传统遥感成像系统设计中独立优化光学镜头、光电探测器和计算处理子系统所致的全局设计不优化问题，本文提出了空间遥感成像的整体信息理论。该理论将光电成像硬件前端和计算重建后端集成到统一的框架中。建立了完整的空间成像链信息传递模型，以获取所需的有效信息。本文创新性地提出了一种可量化的调制传递函数 (Modulation Transfer Function, MTF) - 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR) 乘积准则。证明了系统信息传输能力由 MTF 和 SNR 的乘积决定，这些参数可以相互补偿以实现等效的信息传递。通过高分辨率地球观测系统案例验证，在保持一致重建均方误差条件下，增加积分延迟阶段可减少光学光圈尺寸并显著降低主镜质量。仿真和物理实验进一步表明，通过增加积分时间，低分辨率光学系统可实现与高分辨率系统相当的重建保真度。这一理论的成功应用在中国空间站望远镜的大视野观测中，为低成本高分辨率遥感系统提供了新的范式。
引用
@article{arxiv.2512.17163,
title = {Holistic Information Theory of Spatial Remote Sensing Imaging},
author = {Jianan Pan and Junbo Hao and Qixiang Gao and Xing Zhong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17163},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 3 figures