推扫成像中针对细分采样累加的反降晰算法

为了降低细分采样累加方式对线列推扫成像清晰度的影响,利用孔径函数的变换,提出了相应的反降晰方法,实现了同一个位置上的像元累加,使得推扫方向上的孔径函数和线列方向等同,消除了累加过程中像元位移的影响.在细分采样累加倍数为4的情况下,Nyquist频率处的传递函数值提高7%.通过对反降晰算法的仿真采样验证,结果表明本算法完全可以达到预定要求,算法简单,只需少量加法器,在目前的成像仪电路中稍微修改可编程芯片即可投入工程应用.     

CCD类成像器件的噪声研究

CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号,其中夹杂着各种噪声和干扰。对CCD信号进行处理的目的就是在不损失图像细节的前提下,尽可能地消除噪声和干扰,以提高信噪比,获取高质量的图像。为此,必须对CCD的噪声种类和特性有所了解,并针对各种噪声进行相应的去噪处理。所以对CCD成像器件噪声部分的研究,有利于提高CCD成像器件的分辨率,也能提高探测微弱光的能力。     

高速高清CCD自适应相关双采样技术

相关双采样技术被广泛地应用于CCD 视频采集,能够有效地消除复位噪声,白噪声等CCD输出噪声。但是当CCD 工作在高帧频状态下,需要高速的输出数据,由于像素时钟较快会出现采样位置不稳的情况。文中采用自适应相关双采样技术,可以自适应地调整采样脉冲的相位,使相关双采样的两个采样脉位于合理的采样位置,能够正确地采集像素信息。采用自适应调整CCD 相关双采样位置的技术,能使高清高速CCD 在像素频率很高的情况下,也能稳定地工作,输出高质量的图像。     

大幅度CCD输出信号降噪的相关双取样电路

电荷耦合器件(CCD)的输出信号构成复杂,包含有典型的KTC、1/f等类型的噪声,需要进行专门处理后才能获得与入射光信号相对应的高信噪比信号。文章针对具有较大幅度的CCD输出信号,采用宽电压工作的独立运放满足幅度较大的信号处理要求;通过在同一个运算放大器上实现噪声保持及信号采样的形式,消除了不同通道增益差异对信号的影响,获得了较高线性度的信号处理效果;同时结合CCD驱动器的设计,获取相关双取样技术所需的采样及保持脉冲信号,增强了采样与CCD输出信号间的关联程度,从而进一步提高了相关双取样技术消除CCD噪声的效果。采用这种信号处理电路后,将原来噪声处理的水平从约22 mV提高到了约1 mV,并且在一种精密的位移测量系统中得到应用,最后就具体电路设计的难点及注意事项进行了阐述。     

异步推扫式遥感立体成像仿真系统

对三线阵CCD推扫式遥感立体成像方式进行了讨论,研究了推扫式遥感成像模型中的光学共线方程成像模型,分析了地形地貌梯度对推扫式遥感成像过程的影响.最后,在基于不变轨和固定姿态的前提下,以高斯合成曲面模拟三维地形地貌梯度,用数学仿真的方法验证了地形地貌梯度对推扫式遥感成像精度的影响,并结合嫦娥一号数据进行了分析.实验结果表明:推扫式遥感立体成像过程中,地形地貌起伏的梯度变化在飞行方向上引入了相邻轨图像的信息重叠或遗漏,在推扫方向上引入了投影误差.     

激光对推扫相机的干扰

针对激光对推扫相机干扰效应及其干扰机理等疑难问题,构建了一套推扫相机激光干扰实验系统.描述了实验系统组成、实验方法和步骤,开展了激光对推扫相机干扰实验,给出了实验结果.从线阵CCD探测器的结构和图像处理层面出发,对出现的干扰现象进行了机理分析,利用实验数据拟合出了相机入瞳激光功率与干扰面积的对应关系,分析了影响推扫相机输出图像上激光干扰面积的主要因素,并与激光对凝视相机的干扰进行了比对分析.该研究成果可应用于激光对推扫相机干扰效果评价和相机激光防护研究等方面.     

CCD噪声建模与仿真分析

为了提高在弱光照下电荷藕合器件图像传感器CCD（charge coupled device）工作性能,分析了传统相关双采样（correlated double sampling）技术的不足,介绍了在数字域对CCD读出噪声抑制的方法.首先,分析了CCD的各种噪声源,然后在MATLAB中建立CCD噪声的产生与分析平台.由此平台的分析结果可以看出,在弱光照、低频输出速率情况下,能为实际数字滤波电路设计出合适的数字滤波器.因此,在数字域处理CCD噪声,不仅没有引入其他电路噪声,而且比传统方法能更好地抑制复位噪声.     

CMOS与CCD图像传感器的比较研究和发展趋势

对目前的两类图像传感器CCD和CMOs做了系统的分析和研究.对CMOs与CCD的结构特点,相关的性能参数进行了深入比较研究.针对CMOs图像传感器的低灵敏度、高噪声,暗电流,低凑充度和成像质量差等技术问题,提出了DRSCAN噪声消除技术,CMOs C3D技术,片上模拟处理技术和彩色插值算法等解决途径.通过进一步对图像传感器的应用发展情况和发展趋势的分析与研究,得出:在未来发展中,由于CMOs图像传感器已经克服了已有的技术瓶颐,在视频监控,航空探测设备,医疗设备,眼膜识别,可视通信等诸多领城的应用前景将会优于CCD图像传感器.     

激光光强分布测量中CCD数字图像的预处理

提出了一种对激光光斑的CCD数字图像进行预处理的方法.借助于目前广泛使用的计算机软件MATLAB和Origin,利用MATLAB的图像处理工具箱对激光光斑的原始CCD图像进行去噪,并使用Origin软件的曲线拟合和FFT平滑功能对光强分布曲线进行了平滑处理.实验结果表明,进行图像预处理后的原图像噪声被有效地抑制和消除,光强分布较为平滑.     

基于CDS技术的CCD噪声信号处理

在CCD信号采集系统中,当CCD像元读出频率较高时,其复位噪声已成为CCD噪声源中不可忽视的重要部分.针对CCD输出噪声特点,建立噪声传输函数及其分析模型,利用相关双采样(CDS)技术对CCD输出信号中的复位噪声进行了理论分析和相关测试.结果表明,只要选择合适的采样时间,可以最大限度地抑制复位噪声.     

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.     

采样红外成像系统的混淆效应研究

对红外焦平面阵列而言,欠采样产生的混淆效应严重影响成像质量。基于红外焦平面阵列的成像过程,在时间域分析了探测器的采样过程,在频率域定量研究了混淆效应对图像的影响,根据混淆产生的机理,分别对周期目标和非周期目标进行仿真实验。实验结果表明:对周期目标会有混淆失真现象,改变了图形的几何形状,对于非周期图像会产生锯齿条纹。指出在低空间频率内混淆影响小,噪声对图像的影响占主导地位,而在高空间频率内混淆失真严重,噪声影响小,这对消除图像混淆的影响、系统参数设计等方面具有一定的参考价值。     

提高线性CCD测量水平的分析研究

为了提高线性CCD测量系统的测量精度,从影响系统的几个主要方面进行了分析研究,并提出相关的改善措施。除了详细论述了线性CCD传感器、光源成像系统、A/D转换器等器件系统外,还分析研究了信息采集、驱动电路设计方法和图像处理的软件算法。对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类;根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术。     

SAR图像边缘混叠现象研究

针对SAR图像边缘混叠现象,本文从SAR数据接收机理及数据处理方式上分析了这种混叠现象的起因。分析发现,这种混叠现象与SAR接收数据信号特性及线性调频信号匹配压缩特性有关。与截短的线性调频信号的匹配压缩结果相似,SAR实际数据方位向、距离向起始位置和结束位置附近的目标回波数据被截断,因此对任意一部以线性调频信号为发射信号的SAR系统,其所得成像处理结果总会出现图像边缘混叠现象,且混叠区域大小正好为方位向和距离向上的半个脉冲持续时间的采样点。RADARSAT-1数据及线性调频信号的处理结果验证了上述结论的正确性。最后,本文给出选择无混叠SAR图像的两种方法。      

一种基于小波相位信息的低强度X射线影像系统的图像去噪方法

新型低强度X射线影像系统主要是由平板式单近贴静电聚焦X射线像增强器和CCD数据采集系统构成.文章简述了低强度X射线影像系统的图像噪声来源和特点,并根据图像噪声的特点,先进行多帧叠加平均预处理,再进行小波变换滤波.区别于传统的小波变换方法,引入小波变换的相位信息概念,根据噪声和图像信息小波变换后的相位不同特点,从局部和相邻尺度两方面联合进行噪声自动判别和滤除.小波反变换后,得到输出图像,通过对峰值信噪比的计算,表明该方法能取得较好效果.     

CCD噪声分析及处理技术

为了提高CCD的工作性能,根据CCD器件的工作原理,对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类。根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对输出噪声,给出了双相关采样法、双斜积分法、钳住采样法三种相关双采样电路处理方式,使器件的信噪比得以提高。     

基于速度矢量模型的圆轨道空间相机偏流角实时补偿

偏流角是影响线阵CCD 相机推扫成像性能的重要因素。为实现在轨有限计算资源环境下偏流角的快速计算,根据圆轨道卫星飞行与地物随地球自转的速度矢量运动关系,建立了适用于圆轨道正视与前后视成像的偏流角模型,给出卫星飞行过程中星下点相对地物的运动速度矢量作角向振动的数学表达式。根据该模型提出基于旋转CCD 方式的偏流实时补偿方案,并搭建偏流校正成像模拟平台进行了实验验证。仿真和实验表明,速度矢量模型具有更高的计算效率,计算精度和稳定性与坐标变换模型和轨道要素模型一致,能够将偏流导致的图像MTF 下降抑制到5%。该方案适用于 TDICCD 相机与三线阵CCD 立体测绘相机的偏流实时调整机构开发工作。     

Edge operator error estimation incorporating measurements of CCD TVcamera transfer function

A method for measuring the two-dimensional modulation transfer function of an image acquisition system with a CCD TV camera input device is presented. The measurements are then used in the estimation of the image edge operator performance. A high resolution edge profile is assembled after the analysis of many profiles from the image of a step. Modulation transfer function measurements beyond the system's Nyquist limit have been obtained. A minimum of apparatus is required. The performances of several systems have been compared. The band limiting of spatial frequencies are considered with respect to signal aliasing, matching components, feature representation and image operator accuracy. The results indicate the efficiency of the system aliasing and reconstruction filters, differences in the vertical and horizontal responses of CCD arrays, and that the rectangular CCD element shape has not deflected the shape of the two dimensional modulation transfer function. Various edge operators have been tested and compared using high resolution edge spread function data computed during the transfer function measurements. These data were from realistically smoothed edges and represent the most difficult edges that the practical system would need to detect. Significant differences were found between results using the traditional pixel average and the new step edge models, indicating that in some cases a simpler, more computationally efficient operator may be sufficient     

行间转移型面阵CCD图像采集系统的研究

详细介绍了一种行问转移型面阵CCD的图像采集系统的原理及硬件组成。设计了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的CCD驱动时序发生器及上电顺序可控的智能电源,采用视频处理专用集成芯片对视频信号进行去噪量化。测试结果表明该系统实现了对面阵CCD信号快速而准确地采集,其硬件电路结构简单、调试灵活、通用可靠,具有一定的实用价值和应用前景。     

基于CCD图像处理的视度和视差自动检测系统

为了实现对视度和视差的客观检测,提高自动化检测程度,设计了一种基于CCD图像处理的视度和视差自动检测系统。对CCD视度和视差检测原理公式进行了推导,通过分析发现需要测量成像最清晰时CCD光敏面的位置。为此,构建了像面可调的CCD摄像系统和图像采集与处理系统,采用扫描求解图像像素灰度值梯度的方法,实现图像清晰度测量和边缘提取;同时利用视频图像清晰度峰值搜索法,通过控制电机带动CCD光敏面朝图像最大清晰位置运动,实现CCD摄像系统的自动对焦,并完成对成像最清晰时CCD光敏面位置的测量。最后通过对装备视度和视差实际检测,表明视度检测不确定度在0.15 D以内,视差不确定度在0.3分以内,与传统方法相比,检测结果客观准确,自动化程度得到了提高。