气压对车载光电系统成像质量影响的仿真研究

为了研究气压对车载光电系统成像质量的影响,在分析气压变化对光电系统离焦影响的基础上,建立了气压引起光电系统成像模糊的数学模型。通过建立某轮式火炮瞄准镜的光学系统模型,并设置不同的环境气压对系统模型进行仿真分析,最终得到了不同气压下该瞄准镜的成像仿真图像。利用灰度平均梯度法对仿真图像进行评价,并得出结论:环境气压越低,图像越模糊,该瞄准镜的成像质量越差。此研究对新型车载光电系统的环境适应性设计具有重要的参考价值。     

基于离焦方式的光电成像设备激光隐身技术

光电成像装备的猫眼效应使其易遭受激光主动侦察装备的探测,在光电装备成像质量变化允许的范围内,采用离焦的方式来减小猫眼目标的回波功率,可实现相应的隐身。在研究离焦对光电成像设备激光回波强度影响的基础上,利用实验的方法对猫眼目标隐身后的成像质量进行验证和评价,并对离焦后的图像进行清晰度增强。结果表明,通过离焦的方式可有效增大猫眼目标回波发散角,降低回波功率,并且离焦量越大,猫眼效应越弱。对离焦光电设备所采集的图像进行分析后发现,离焦量越大,图像高频分量越少,但是适当的离焦量所造成的成像质量下降在可接受范围内,并且通过采取相应的修复措施,光电成像设备的图像质量得到有效改善。     

航空相机焦面位置定位量测

提出了一种定位航空相机焦面位置的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生焦面定位信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电位移传感器控制摄像头轴向的精确平移,根据采集的图像尺寸定位相机的焦面,利用焦面与实际成像面之间的距离判断是否离焦。通过对多部航空相机进行测试,是否离焦的判断与试飞结果完全相同。使用该系统能够判断航空相机是否离焦,进而判断相机能否正常工作。     

裂像镜在激光测距机离焦检测中的应用

为了减小探测器离焦问题对激光测距系统的影响,设计了一种基于裂像镜的主动型测距机探测器装调系统。首先,分析了裂像镜的成像原理,并对其检测精度进行了理论分析,构建了裂像离焦数学模型;其次,针对影响检测的误差因素,给出了不同取值下的误差曲线,得到了检测精度影响的变化趋势;最后,设计完成理论样机并进行实验验证。实验结果表明:理论样机在离焦量为0~6 mm时,检测精度可以达到0.07 mm, 较为接近理想值,且离焦量越小离焦检测精度越高,符合装调测量习惯。该离焦检测系统为非成像型光电探测器装调提供了一种新方法,能够进一步提高激光测距系统的测量精度。     

离焦状态下“猫眼”效应的实验研究

“猫眼”目标回波功率是激光主动探测系统的重要指标,可用米评估光电装备“猫眼”效应的强弱,并为探测器的优化设计提供参考。分别建立了正负离焦状态下“猫眼”目标回波功率数学模型,仿真分析了离焦量对“猫眼”目标回波功率的影响,利用搭建的激光主动探测系统及倒置的望远系统,实现了离焦状态下典型“猫眼”效应的实验。理论仿真结果与实验...     

低温背景红外目标成像实验研究

模拟低温背景红外场景是完成空间目标探测系统半实物仿真测试的关键技术,但利用现有技术模拟太空低温背景存在一定的困难.使用高低温箱法建立了一种低温背景红外目标辐射特性试验系统,并对红外目标在不同背景温度下的成像情况进行了研究,最后获得了红外目标成像与背景辐射的关系.实验结果表明,对于具有一定温度的黑体目标,背景温度在一定范围内变化时,探测器接收到的图像几乎没有变化,而且正焦位置与离焦位置具有相同的规律.这一结论对于在红外半实物仿真中模拟更低温度背景的红外场景具有一定的参考意义.     

基于波前编码的红外无热化光学系统相位掩模板热效应特性分析

分析了基于波前编码技术的无热化光学系统中相位掩模板的自身热效应,得到了不同温度下光瞳处相位板相位函数的变化.分析了由相位板热效应引起的波前编码系统成像特性的变化.通过数值及图像仿真证明了相位板热效应对波前编码无热化光学系统性能产生的影响.结果表明,相位板热效应对系统MTF(调制传递函数)的离焦不变特性和编码图像的可复原性产生严重的影响.     

一种适用于任意目标的离焦深度快速自动聚焦技术

针对聚焦深度(DFF)法对焦速度慢的缺点,提出了 一种适用于任意目标的离焦深度(DFD)快速自动聚焦 算法。在仅改变成像系统镜头位置的条件下,应用光学成像系统离焦模型,推导了以模糊差 异为参量的离 焦深度的计算公式。采用S变换得到两幅不同离焦程度图像的模糊差异,并利用推导得到的 公式计算出目 标物体的深度信息,从而调节镜头位置完成自动聚焦。实验结果表明,本文算法适用于任意 目标物体,仅需 要两幅不同程度的离焦图像,能够以较高精度估计出目标物体的深度信息,从而实现快速自动聚 焦。     

相位相关技术实现离焦模糊图像运动估计

为解决离焦模糊图像的运动参数估计问题,介绍一种采用相位相关分析的图像配准技术。该方法利用傅里叶变换的平移特性,对产生平移的目标图像进行傅里叶变换,计算位移图像之间归一化互功率谱,其傅里叶逆变换对应二维脉冲函数,通过计算脉冲函数峰值坐标获取位移图像之间的亚像元级位移量。结合相位相关配准原理和线性空间不变退化模型,给出离焦成像系统点扩散函数及其光学传递函数的数学描述,侧重讨论离焦模糊对相位相关配准结果的影响,证明图像经过离焦退化后,位移图像之间归一化的互功率谱具有不变性。动态运动模糊图像最大检测误差0.339像元,标准差0.19像元。该方法具有可行性和有效性,能够满足一般要求。     

一种亚像素级图像超分辨恢复算法

随着光学成像到光电数字成像的转变,如何提高CCD的几何分辨率,已成为研制高分辨光电成像系统亟待解决的问题.建立了半像元超分辨成像数学模型,提出了半像元的CCD几何超分辨方法.该方法将2片线阵CCD集成在同一器件中,在线阵方向上错开半个像元,同时读出时间减半,最终交织重组图像数据,以合成高分辨率图像.利用MATLAB软件对双线性插值方法及半像元成像方法进行了仿真,并定性定量地分析了2种方法的效果.结果显示：半像元方法合成图像分辨率约为低分辨率图像的2倍,且2组仿真图像中的PSNR比双线性插值图像分别高出1.486 4 dB和2.207 0 dB.该方法可以显著地减轻欠采样引起的图像模糊,且实时性优于双线性插值方法.     

温度和气压对车载光学系统成像质量的影响研究

为了研究温度和气压对车载光学系统成像质量的影响,在分析温度和气压变化对光学系统结构参数影响的基础上,以某型履带式装甲侦察车CCD摄像机为研究对象,建立其光学系统模型,通过设置不同的温度和气压对系统模型进行了仿真分析。利用光学调制传递函数来表征系统的成像质量,得到了不同温度和气压下系统成像质量的变化规律。仿真结果表明:温度和气压的变化幅度越大,光学系统的成像质量越差,并且气压变化对光学系统成像质量的影响程度大于温度变化。此研究对新型车载光学系统的环境适应性设计提供了重要的参考。     

运动目标激光主动成像系统MTF建模仿真

根据激光主动成像系统的成像原理和线性系统理论,在光电成像系统通用MTF模型的基础上,考虑了大气湍流和运动对系统成像性能的影响,建立了针对运动目标的激光主动成像系统MTF模型,并利用Matlab进行了仿真研究。结合具体的仿真结果,分析了限制系统MTF的主要因素以及目标运动的影响,为后续进行系统性能的评估和优化奠定了理论基础。     

激光干扰光电成像导引头的建模与仿真

在建立形心跟踪式光电成像导引头模型的基础上,根据激光干扰光电成像导引头输出图像的特点,建立了亮斑干扰模型、亮斑加亮带干扰模型、全饱和干扰模型和致盲干扰模型.理论分析认为亮斑加亮带的干扰效果与亮斑干扰类似,致盲干扰的效果与全饱和干扰类似.利用研制的光电成像末制导干扰仿真软件,系统研究了典型应用下,激光干扰对形心跟踪式光电...     

相向运动条件下图像的辐射状退化及其复原研究

当摄像机随载体作高速运动时,由于成像曝光时间、摄像机与目标间的纵向相对运动等因素使目标图像产生从中心到边缘的辐射状模糊,使系统有效视场减少,影响对目标的探测、识别和跟踪.本文根据运动成像关系和光电探测器的信号积分机理,研究了摄像平台高速运动条件下,图像辐射状模糊的图像退化模型,对几种特殊图像的退化进行了分析;并针对实际离散成像过程,建立了图像退化模型,分析了影响辐射状退化的因素;提出了一种辐射状模糊图像的递推复原处理算法;计算机方法模拟的辐射状退化图像与实际图像一致,复原算法可有效地减轻相向运动所造成的图像辐射状模糊.     

被动综合孔径成像中的光学处理技术

综合孔径技术已被广泛应用于被动式毫米波成像.由于成像系统的电路需要对天线收到的电信号进行长时间的处理以得到足够多的数据来重建图像,因此成像速度慢是这种方法的主要限制.通过电光幅度调制技术把毫米波调制到激光载波上,带有图像信息的光信号通过光纤传输后再经过透镜可以直接成像.本文从原理上比较了新的电光成像系统和原系统的异同,对于提出的新系统,采用10GHz的微波调制信号,载波波长为1550nm的激光进行一维点源成像仿真.成像结果说明了新的电光系统可以得到含有源辐射强度和方向信息的图像,但由于光纤间距远大于光波长,图像的角度范围大大缩小.仿真结果说明新的成像系统可以快速成像,并且通过增加孔径个数可以提高图像的分辨率.     

线扫描视觉检测系统机械—成像综合误差建模

针对线扫描视觉检测系统精度易受机械结构误差影响且具体影响机制不明确的问题,建立并分析了机械误差对系统成像误差影响的数学模型。基于多体运动学与齐次坐标变换理论推导了线扫描视觉检测系统机械系统误差传递模型,并结合线扫描成像特点建立了系统误差综合模型,阐明了机械误差与系统输出图像误差间的对应关系。利用多元函数全微分方法对模型进行了误差灵敏度分析,明确了对系统输出图像x、y两个维度误差影响显著的误差源。针对实际线扫描视觉检测系统进行了误差源验证实验,实验结果表明:所建立的系统误差综合模型可以准确识别出对线扫描视觉检测系统输出图像影响最大的关键误差源;模型对于关键误差源在不同位置灵敏度数值预测与实际偏差不超过2.38%,可以实现对系统关键误差源灵敏度的准确预测。     

机载复杂红外光学系统无热化补偿方法研究

为提高机载红外光学系统的环境适应性,保证红外系统在机载动态环境中能够稳定成像,提出一种无热化加权温度补偿方法,根据每个光学元件和间隔温度变化对系统成像影响程度的不同赋予不同的权重,建立在不均匀变化温度场中光学系统的加权温度补偿模型。利用光学设计软件仿真分析,工作温度在-50～+60℃范围内仿真误差<0.5%。建立了无热化光学系统的测试平台,对无热化加权温度补偿方法仿真分析结果进行实验测试。研究结果表明,加权温度补偿模型实用性强、精度高。在机载环境温度范围内,各项误差能够控制在1.5%,满足机载环境复杂红外光学系统的被动无热化的要求。     

Split Bregmanized anisotropic total variation model for image deblurring

In this paper, an effective image deblurring model is proposed to preserve sharp image edges by suppressing the stair-casing arising in the total variation (TV) based method by using the anisotropic total variation. To solve the difficult L1 norm problems, the split Bregman iteration is employed. Several synthetic degraded images are used for experiments. Comparison results are also made with total variation and nonlocal total variation based method. Experimental results show that the proposed method not only is robust to noise and different blur kernels, but also performs well on blurring images with more detailed textures, and the stair-casing effect is well suppressed.     

薄雾模糊图像的恢复算法研究

成像光波受到大气中薄雾干扰,形成模糊图像。文章基于最大熵算法,分析了成像系统点扩展函数畸变导致图像模糊的机理,提出了一种有效的薄雾模糊图像的恢复算法。     

基于多尺度生成对抗网络的运动散焦红外图像复原

红外热成像系统在夜间实施目标识别与检测优势明显,而移动平台上动态环境所导致的运动散焦模糊影响上述成像系统的应用。该文针对上述问题,基于生成对抗网络开展运动散焦后红外图像复原方法研究,采用生成对抗网络抑制红外图像的运动散焦模糊,提出一种针对红外图像的多尺度生成对抗网络(IMdeblurGAN)在高效抑制红外图像运动散焦模糊的同时保持红外图像细节对比度,提升移动平台上夜间目标的检测与识别能力。实验结果表明:该方法相对已有最优模糊图像复原方法,图像峰值信噪比(PSNR)提升5%,图像结构相似性(SSIMx)提升4%,目标识别YOLO置信度评分提升6%。