线阵CCD航空遥感模拟器的研究

为克服线阵CCD航空遥感器研制周期较长、无法进行前期系统联调工作的困难,设计了一种基于VC界面与现场可编程器件FPGA的线阵CCD航空遥感模拟器.整个系统通过VC仿真界面作为人机操作平台,完成指令、信息的交互;以FPGA作为模拟线阵CCD相机的核心器件,根据相应的指令和行同步信号、帧同步信号,按照线阵CCD相机的输出时...     

星载线阵电荷耦合器件错位成像的调制传递函数评估北大核心CSCD

为了定量研究线阵电荷耦合器件(CCD)错位成像技术的不同错位模式的调制传递函数(MTF),提出了基于MTF的评估方法,避免了以往方法表征图像质量不全面等缺点。推导了线阵CCD错位成像模式的MTF。分析表明,相比于线阵CCD的传统成像模式,利用多个线阵CCD实现错位1/2、1/3、1/4个CCD像元的错位成像模式的极限分辨率分别提高了86.2%、88.78%、89.54%,归一化空间频率0.5处MTF值分别提高了0.1679(41.43%)、0.2026(49.99%)、0.2151(53.07%),空间频率范围(0,0.5)内调制传递函数面积(MTFA)分别提高了10.09%、12.08%、12.77%。在Matlab平台上进行了仿真实验,并用灰度平均梯度和拉普拉斯能量从客观上评估了几种错位成像模式的图像质量,实验结果验证了MTF定量分析的有效性。提出的方法为后期星载遥感相机错位成像系统的设计提供了参考。     

航天光学遥感成像半实物仿真系统研究

航天光学遥感器的研究周期长、成本高,为了保证航天遥感卫星在轨成像性能,在卫星发射前,必须在地面进行深入可靠的仿真试验研究。本文建立了由六自由度机械臂为运动平台的航天光学遥感成像半实物仿真系统,首先建立坐标系模型并求取坐标转换参数,然后依据STK(System Tool Kit)软件生成星历数据,经坐标转换后输入到机械臂控制系统,最后根据TDI CCD相机的成像原理,控制机械臂使TDI CCD相机对三维地形沙盘线性推扫,从而获取线阵仿真影像。仿真结果表明,建立了正确有效的仿真坐标系,可快速、稳定、实时地模拟航天遥感对地推扫成像过程,且仿真影像中均匀分布的12个圆形靶标的圆度均优于0.95,证明仿真影像质量较高,可满足遥感目标的探测与识别仿真算法研究的需求,为航天光学遥感成像仿真系统的研究提供一定参考。     

CCD成像单元仿真系统的实时显示方法研究

依据某型号航天光学遥感器内部系统通信协议,对CCD成像单元仿真系统在通信过程中的实时显示方法进行了研究.提出了一种利用计算机仿真技术,以计算机算法控制为核心,以通信控制电路为基础的实时显示实现的方法.阐述了航天光学遥感器CCD成像单元仿真系统的工作原理;分析了CCD成像单元仿真系统实时性需求,并应用微秒级精度的定时器对实时显示时间进行定时测试.经过实验证明,该方法满足预定要求,实现了仿真环境下的实时显示,完成了对航天光学遥感器内部遥感器控制单元的检测.     

基于CCD成像单元仿真测试系统的实时性实现

依据某型号航天光学遥感器内部系统通信协议,在CCD成像单元仿真测试系统的基础上,提出了一种利用计算机检测与仿真技术结合,以计算机算法控制为核心,以通信控制电路为基础的实时性实现的新方法.阐述了航天光学遥感器CCD成像单元仿真测试系统的工作原理及功能;分析了CCD成像单元仿真测试系统实时性需求,并应用微秒级精度的定时器对实时显示时间和实时存储时间进行定时测试,经过实验证明,该方法满足预定的实时通信要求,实现了仿真测试环境下的实时性显示与存储,完成了对航天光学遥感器内部遥感器控制单元的检测.     

空间遥感器线阵与面阵探测器共基板焦面组件设计

空间遥感器的焦面组件是空间遥感器的一个关键部组件,完成光信号到电信号的转变功能,要求其具有高拼接精度、高稳定性和高度轻量化的性能。针对某深空探测遥感器兼具推扫成像和凝视成像的功能需求,设计了一种线阵面阵探测器共基板的焦面组件,主要包括焦面基板、CCD组件、CMOS组件和视频处理电路板等。通过合理的布局,在一块焦面基板上完成了三片CCD芯片和两片CMOS芯片的布局设计,结构紧凑,散热效果好,同时利用铜片分割和电箱结构覆盖的手段提升了焦面组件的电测兼容性能。完成焦面组件的拼接,CCD探测器的搭接误差优于±2 μm,各个探测器的共线和平行度误差优于±2 μm,共面度误差优于±2.5 μm。最终,对焦面组件开展了力、热环境试验,探测器的共线、平行度和共面度误差均无变化,表明焦面组件具有足够高的拼接精度和稳定性,焦面组件的基频为135 Hz,具有足够高的动态刚度,同时,还对整机进行了电磁兼容试验,性能良好。     

基于CMOS图像传感器的微型偏振成像遥感器研究

针对探测平台受体积的限制,提出了用CMOS探测器构建微小型偏振成像遥感器的思路,分析了其可行性,研制了一套微型CMOS偏振成像遥感器实验系统.利用该系统进行了野外偏振成像探测实验,结果表明其图像质量与CCD偏振成像遥感器获取的图像质量相当,为微型偏振成像传感器的研制和发展作出了有益的探索.     

基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计

论述了线阵CCD驱动电路的工作原理和现状,选择基于CPLD驱动线阵CCD工作的方案。采用MAXⅡ器件的EPM240T100C5N为控制核心,以TCD1500C为例,设计了基于CPLD的线阵CCD驱动电路,完成了硬件电路的原理图的设计,并实现了软件调试。通过QuartusⅡ软件平台,对其进行了模拟仿真。实验结果表明,设计...     

基于功率谱的遥感相机自动调焦算法研究与实现

应用图像处理法针对线阵CCD推扫成像的遥感相机进行自动调焦研究.推扫成像的线阵CCD相机在任意时刻所拍摄的景物都是不同的,这就给对焦评价函数的选取增加了难度.用功率谱的方法对任意景物在空间频域进行分析表明,功率谱对于自然景物具有一定的不变性.由此建立了基于功率谱的对焦评价函数,并采用DSP FPGA的高速硬件系统方案实现自动调焦的算法.一系列的调焦实验表明,系统有较好的自动调焦性能,基于功率谱的对焦评价函数是可行的.     

采用线阵TDICCD相机的实时自动增益控制算法

动态范围是遥感器的一项重要性能指标,动态范围过窄会在图像中出现高端饱和、丢失信息或高端闲置、信息压缩在低端的情况.为提高相机的动态范围,需要根据成像景物和光照的实时变化调整信号增益,以最大程度地发挥相机的性能,提高相机成像质量.在深入研究线阵TDICCD的成像原理的基础上,提出了一种基于线阵TDICCD相机的实时自动增...     

一种甚高精度星敏感器精度测试方法

根据星敏感器的误差来源和组成,提出了对甚高精度星敏感器的瞬时误差(TE)、高频误差(HSFE)、低频误差(LSFE)三项误差的测试方法。针对星敏感器TE的测试,利用统计高精度静态光星模和基于高精度单星模拟器的星点质心定位误差的方法,得到星敏感器TE的误差;针对星敏感器HSFE的测试,利用高精度转台和单星模拟器,以微步距采集星点弥散斑在不同成像位置时的能量变化,计算星敏感器高频误差;针对星敏感器LSFE误差的测试,利用双轴转台,并且分别旋转转台的两轴,计算星敏感器星像坐标在像面上的变化来获得LSFE的误差。最后文中以某甚高精度星敏感器为例进行试验,结果表明测试方法有效。     

紫外可见NMOS线阵图像传感器量子效率的定标研究

作为一种新型紫外可见线阵图像传感器,紫外可见NMOS已经应用于国外的空间遥感探测中,但是目前在国内相关研究甚少。在紫外可见波段针对NMOS的重要光电性能参量量子效率进行了定标研究,为NMOS线阵图像传感器在紫外空间遥感探测的应用奠定了基础。基于美国标准技术研究院(NIST)标定的标准探测器,构建了一套NMOS量子效率高精度定标系统。在250~700 nm波段范围内,通过直接标定NMOS入射窗口处接收到的光子数,结合NMOS信号处理及读出单元得到NMOS的响应电子数,标定其量子效率。结果表明NMOS线阵图像传感器的量子效率在紫外波段达到34%@275 nm,在可见波段达到80%@550 nm。通过不确定度分析,量子效率的测量不确定度为2.5%。     

提高CCD激光自准直测量系统精度的一种方法

为了提高经纬仪的测量和跟踪精度，采用了一种CCD激光自准直系统对光电经纬仪车载平台变形进行实时测量；对测量系统的精度进行了分析，其精度很大程度上取决于CCD图像传感器输出信号的精度；研究了影响CCD精度的各种因素，并对CCD图像进行消噪处理，结果表明CCD图像的质量明显提高，从而提高了CCD激光自准直系统的测量精度。     

线阵CCD测量高速弹丸图像信息处理研究

针对线阵CCD测量飞行弹丸着靶位置的图像信息处理问题,研究了线阵CCD在动态测量中的图像处理方法,包括噪音点剔除、图像平滑、边缘识别等.结合所采集到的实弹弹丸图像信息,分析弹丸图像的特点,利用帧相减、插值平滑算法,寻找弹丸图像边缘特征;为了提高系统测量精度,提出三次样条插值方法对弹丸图像边缘进行亚像素级细分,提高图像边缘检测精度,并通过实弹采集与处理,测量精度可达0.2个像素.

Abstract：

In the weapon shooting range,linear CCD is used to measure the image information of flying projectile shooting the gaol.The method of image processing is studied in dynamic measure,including the noise pixels elimination,image smoothing,boundary recognition,and so on.The image features of projectile are analyzed,the method of frame subtractting and interpolation smoothing arithmetic are used to analyze the feature of projectile image boundary.The three-order spline interpolation arithmetic is put forward to carry out the image sub-pixel subdivision,and enhance the measure precision.The technology has been used to measure the real projectile,and the precision reaches to 0.2 pixel.     

一种实时视轴跟踪的IRST系统像移补偿控制技术

针对面阵凝视器件运用到红外搜索跟踪(IRST)系统中出现的图像拖尾问题,为解决方位搜索转台变速运动下高质量的IRST系统像移补偿,提出一种实时视轴跟踪的IRST系统像移补偿控制技术。基于方位搜索转台速率实时感知的振镜高速、高精度控制策略,实现了对像移的准确补偿。采用高精度M/T测速算法实现了像移的准确计算,通过对振镜电机建立控制系统模型,开展了振镜补偿控制算法仿真研究。实验室成像测试结果表明,在方位搜索转台任意变速运动下,靶标成像清晰无拖尾,成像效果与凝视型几无差别。     

Image deblurring method for satellite platform caused by jitter

TDI CCD camera with its multi-level integral imaging features has become the mainstream sensor of current high-resolution optical remote sensor imaging system,but if there is platform tremor in its imaging process,it will produce images blur,affecting image quality.The influence of platform tremor on imaging quality based on the imaging principle of TDI CCD camera was analyzed.According to the jitter image trajectory obtained by jitter detection,a method was proposed to eliminate image degradation caused by jitter.ZY-3 multi-spectral images were experimented.The experimental results show that the quantitative evaluation index of the image after the jitter image is improved,and the validity of the method is verified.     

CBERS-2 CCD遥感图像辐射校正技术

在对CBERS-2卫星CCD遥感图像辐射校正技术进行深入研究的基础上,给出了图像的0级预处理、传感器标定、大气辐射校正、照度校正等技术方法。在0级图像预处理方面,提出了利用测试数据来解决拼接区的辐射失真问题,并提出一种新的条纹检测技术;传感器的标校方面,讨论了底电平和非均匀性的消除方法;大气辐射校正采用回归分析法和直方图法;给出了太阳高度和地形坡度的照度校正方法与技术。     

基于低空遥感系统的星载光学遥感器成像仿真

在星载光学遥感器设计过程中,利用计算机仿真技术模拟遥感器成像过程能够评估遥感系统设计可行性,并预测遥感器成像能力。针对高分辨率星载光学遥感器成像特点,提出一种基于低空遥感系统的成像仿真方法。以低空宽视场和多光谱图像数据为基础,利用图像分类、分类拟合等方法生成低空多光谱宽视场仿真图像,采用经验线性法进行反射率反演,结合星载光学遥感器空间分辨率、MTF、光谱响应等特性以及大气辐射传输理论得到遥感器入瞳处辐亮度仿真图像。将QuickBird卫星作为仿真对象,开展成像仿真实验,并评价仿真精度。实验结果表明仿真图像与卫星图像保持较高相似程度。     

基于FPGA的三自由度精密激光转台控制系统

为了实时监控大型高海拔宇宙线观测站内激光在大气中传输衰减特性,设计一个精密激光转台向站内不同探测器指定方向发射激光脉冲。系统采用ActelFPGA为主控制器,A3977驱动两相混合式步进电机工作,TR绝对值编码器反馈3个方向上的角度数据,实现闭环控制,并将FPGA通过RS422接至本地PC,再接入互联网即可与远程控制端进行通信。最终实现激光转台每个方向均小于0．01°误差的精确定位,且能通过互联网实现远程控制。