航空相机大面阵CCD多自由度拼接方法研究

随着科学技术的进步,航空相机向着高分辨率、大视场方向发展,现有单片CCD 不能满足大视场的要求,高精度、多自由度的CCD拼接技术已成为当前发展的迫切需求.通过对比现有拼接技术的优劣,提出了一种新的大面阵CCD多自由度机械交错拼接技术,采用三点凸轮式多自由度拼接机构,取代传统修磨垫片方式,拼接时可在线实时调整.对拼接精度进行分析,结果表明,该方法的搭接误差 2m,共面误差 4m,满足航空相机大视场和高分辨率要求;对拼接结构进行模态仿真分析与模态测试实验,拼接机构一阶谐振频率大于390 Hz,满足使用要求.     

弹道相机面阵CCD焦平面的光学拼接

随着科学技术的发展,弹道相机也向着高分辨率、大视场方向发展.由于现有CCD不能满足大视场的要求,因此需要多个CCD进行拼接.本文研究了面阵CCD光学拼接技术,阐述了弹道相机光学拼接的原理和焦平面结构,对拼接误差进行了分析,并针对弹道相机采用两片1 K×2 K面阵CCD进行了拼接实验.实验结果表明,该方法的搭接误差＜2μ...     

紧凑型多光谱空间光学遥感器焦平面的设计与拼接

为实现高分辨率、多光谱、宽覆盖的遥感测量,对空间光学遥感器由3片TDI CCD组成的焦面组件进行了设计,并提出了一种新的拼接方法。根据空间光学遥感器采用的多光谱TDI CCD外形尺寸较大、几乎占满整个结构设计空间的特点,对其焦平面进行了紧凑型的机械交错拼接设计;根据紧凑型多光谱焦平面的特点,结合图像处理技术进行了拼接,对由CCD拼接仪产生的图像进行了放大和处理,以尽量消除因人眼视觉误差对拼接精度产生的影响,提高拼接精度;最后进行了拼接验证。结果表明,该方法拼接出的焦面各片CCD之间的搭接误差〈3μm,两排CCD的平行度误差〈3μm,共面性误差〈5μm,满足空间光学遥感器的成像要求。     

幅度取样光纤光栅拼接制作技术的分析与研究

提出了一种可用于制作高反射率纯幅度取样光纤光栅的拼接技术方案,并对拼接误差和拼接次数对取样光栅光谱特性的影响进行了详细的理论分析和研究。理论分析结果表明,采用拼接技术可以获得良好的多波长取样光纤光栅反射谱,拼接误差对取样光栅反射谱的影响主要取决于拼接次数。在拼接三次时,可接受的拼接误差仅为±0.1μm;但在只拼接一次的情况下,拼接误差达±5μm时仍可获得良好的多波长反射谱。     

多模块相机视场合成配准的测试技术

随着对宽视场的需求和视场拼接技术的发展,多相机视场拼接系统在空间和工业上均有相关应用.为了满足对相机的高精度要求和图像实时获取需求,对多相机视场拼接系统进行了视场配准测试,并结合简单的图像拼接,检验配准后系统的成像性能.实验表明,多相机视场拼接配准测试能保证图像像质,并能优化图像拼接过程,适用于实时系统.     

空间用红外探测器拼接技术研究

随着空间遥感相机性能的不断提升,采用更大规模、更多谱段的红外焦平面阵列是未来航天用红外探测器的发展趋势,以满足相机大视场、高分辨率及多光谱探测的能力。目前,单探测器模块的研制受到探测器材料、硅读出电路加工工艺的限制,探测器规模、分辨率、谱段数量等指标无法满足使用要求。因此,通过机械拼接或光学拼接的方式制备大规模、多谱段红外焦平面阵列是必须的工程途经。本文对航天工程用大规模、多谱段红外探测器拼接方式进行了对比分析,给出了各种常见拼接方式的特点,总结了关键技术和核心指标。     

光栅拼接旋转误差检测系统

拼接光栅技术是提高高功率激光器输出能量的一条可能途径,为保障高功率激光器光束时空光束质量,拼接光栅角度误差必须小于0.4μrad,位移偏差小于20 nm。为了满足光栅拼接调整系统的高精度高稳定性要求,设计了光栅拼接旋转角度偏差检测方案用于测量两块相邻光栅之间的相对空间姿态。测量系统测量光束与压缩器主光束同轴,利用相移式干涉仪测量待测光,得到若干干涉图样,通过快速傅里叶变换还原波前得到相邻两块光栅相对空间角度偏差。通过实验验证了检测系统的理论可行性,目前在小口径光束下精度达到0.45μrad。测量方案结合拼接光栅只需要测量波面倾斜误差的要求,简化了干涉测量光路及图像分析流程,有利于光栅拼接技术的工程化应用。     

长波长线列碲镉汞焦平面器件拼接工艺研究

长波5000元长线列碲镉汞焦平面器件由5个长波1000元混成芯片在拼接基板上交错排列组成。本文采用拼接互连设备的正贴方法进行单模块与拼接基板的拼接,试验结果表明:该拼接方法的拼接位置精度在X和Y轴方向均小于8 μm,在Z轴方向小于15 μm,满足需求。     

星载拼接相机图像实时校正系统的研究

为了实时对多TDI-CCD拼接后获得准确与高质量的大视场图像,建立了多片TDI-CCD拼接相机像元实时校正系统.对该系统的图像拼接与灰度融合算法进行研究并对硬件实现方法加以介绍.对多片TDICCD拼接技术以及由此带来的图像错位与像元不均匀性进行了介绍,采用输出缓存技术实现拼接TDI-CCD奇偶片输出图像配准,应用比值平均法校正拼接片间的灰度不均匀性,实现实时大视场拼接校正.并将整套算法在Xilinx公司的Spartan 3系列的FPGA平台上实现,得以构成多TDI-CCD拼接校正系统.实验结果表明,该系统可以自动对3片2048像元的TDI-CCD拼接配准与灰度校正,获得清晰的大视场图像,满足系统实时性的要求.     

图像拼接在塑料薄膜疵点检测系统中的应用

本文将图像拼接技术引入塑料薄膜疵点检测系统,在待检物幅面较宽的情况下,有效解决了单CCD相机难以满足检测精度要求而采用的多CCD相机采集图像的配准融合的问题,克服多线阵CCD机械拼接和光学拼接对拼接装置要求高,难度大的困难,实现宽幅待检图像的无缝拼接。     

大视场空间相机CCD 性能测试及筛选方法

空间相机使用CCD 拼接技术组成长焦平面,可有效地增加空间相机的视场和幅宽。拼接 CCD 之间的性能差异会影响空间相机的成像质量,为了在大视场空间相机研制时挑选高性能且性能一致的CCD,提出了一种大视场空间相机CCD 性能测试与筛选方法。首先,介绍了CCD 的成像电路设计、以及CCD 光谱特性和辐射特性的测试方法。然后,介绍了CCD 的筛选流程,第一步是从各 CCD 裸片的几何特性、信噪比、相对光谱响应、响应非均匀性、非线性、暗电流以及动态范围等角度进行筛选,将不满足指标的CCD 剔除,第二步是依据辐射响应一致性筛选出满足要求的CCD,通过数据分析比较得出饱和辐照度筛选法优于响应度筛选法。最后,采用饱和辐照度筛选法从10 片CCD 中筛选出饱和辐照度一致性最好的4 片CCD,饱和辐照度相对偏差为0.23%,该组CCD 已经被应用于某大视场空间相机的研制,并获得了良好的效果。     

基于白光干涉无重叠拼接的微结构表征方法

针对白光干涉技术(WLI)应用于大范围测量时图像重叠拼接会引入误差并降低测量效率这一缺欠,本文基于纳米测量机(NMM)提出了一种无重叠拼接的白光干涉测试方法。利用NMM的高精度定位能力,扩展了普通白光干涉仪的测量范围,实现了对微结构近4倍于CCD视场的大范围测量,验证了无重叠图像拼接的可实现性。     

单镜头大视场拼接系统成像分析与控制设计

为了满足远距离目标捕获的需求,提出了一种单镜头大视场拼接成像方法,设计了实验样机对其进行验证,对样机的成像特性进行了分析。介绍了样机的结构设计和相机曝光控制流程,然后根据该成像方法通过控制相机连续圆锥旋转实现大视场成像的特点,分析了样机成像的像移特性及样机结构运动精度对子图像正确拼接的影响,最后设计了在样机运转过程中使相机准确对子视场曝光的控制参数。实验中将样机参数代入分析结果进行了计算,得出了成像的像移大小,并对由相机运动误差导致的子图像拼接偏差进行了校核。计算得出了相机的曝光控制参数,最终获得了拼接正确的大视场图像。通过对实验样机的成像特点进行分析,为该单镜头大视场拼接方法在激光对抗系统中的工程应用奠定了基础。     

用于目标识别的紧凑型仿生复眼光学系统设计

大孔径仿生复眼光学系统兼顾了凝视大视场的同时,克服了生物复眼孔径小、视距短的缺陷。通过对仿生复眼视场拼接方法的分析,研究了实际阵列周期与理论计算周期数的关系,并提出了降低子眼系统密度的填补子眼法。通过研究球面固定本体设计中的几何关系,建立了本体径向半径d与曲率半径R的数学关系,提出了球面固定本体的设计方法,完善了之前提出的仿生复眼视场拼接理论。通过实际的装调实验,验证了设计方法的正确性。利用该方法可提高仿生复眼系统的集成性,减小系统尺寸,推动了仿生复眼光学系统的实际应用。     

基于高阶奇异值分解和深度学习的光场图像拼接方法

光场图像拼接旨在提高光场图像的视场角。考虑到光场数据包含较多冗余,且传统拼接方法对于低纹理场景的光场图像鲁棒性不足,本文提出一种基于高阶奇异值分解(high-order singular value decomposition, HOSVD)和深度学习的光场图像拼接方法。首先,通过光流估计和HOSVD对光场图像进行降维,得到所有视角下一致空间信息的主基和不同视角下高频信息的其他基带。其次,提出注意力增强的无监督单应性估计网络来提高图像的配准精度。最后,将扭曲后的参考基带和目标基带进行光场重建与图像融合,得到最终的拼接光场。实验结果表明,该方法在拼接光场的主客观质量和角度一致性方面表现出较好的性能。     

UAV image stitching by estimating orthograph with RGB cameras

In the field of image stitching, cases with large camera optical center movement and large parallax have been the virgin territory of research. The goal of image stitching is to overcome the parallax and stitch a natural image. We look into this problem in the context of ultra-low altitude flight of a UAV. We model the 3D world in this scenario and quickly estimate orthographic projection by pairs of homography matrices. Our stitching method can achieve precise alignment since it takes parallax well into consideration. The stitching results are natural and the extra time consumed is short.     

Video image mosaic implement based on planar-mirror-based catadioptric system

Planar-mirror-based catadioptric method is one of the most hot topics in recent years. To overcome the disadvantages of the planar-mirror-based catadioptric panoramic camera, described by Nalwa (1996, 2001, 2000), such as the requirement for high-precision optical device designing and the stitching lines in the resulting images, we proposed a planar-mirror-based video image mosaic system with high precision for designing. Firstly, we designed a screw nut on our system, which can be adjusted to locate the viewpoints of the cameras’ mirror images at a single point approximately. It provides a method for those who have difficulties in their designing and manufacturing for high precision. Then, after the image distortion correction and cylinder projection transforms, we can stitch the images to get a wide field of view image by template matching algorithm. Finally, nonlinear weighting fusion is adopted to eliminate the stitching line effectively. The experimental results show that our system has good characteristics such as video rate capture, high resolution, no stitching line and without affection by the depth of field of view.     

大口径大视场望远镜探测器平面度检测方法综述

为了更好地适应大口径大视场望远镜的成像要求,在相机焦平面拼接多个CCD使其能够覆盖望远镜的全视场成为大口径大视场望远镜光学相机设计的重点。本文系统地总结了当前国内外探测器平面度测量方法的最新研究进展,对比了应用较广的扫描白光干涉仪、三角激光测量仪以及激光同轴位移器的特点。文章还结合了国外大口径大视场望远镜中的相机焦平面靶面拼接特点,对其测量方法及设备进行了详细介绍和总结分析,为大口径大视场地基光电望远镜焦平面拼接探测器的平面度测量提供一定的经验参考。