基于圆对称性的离焦模糊图像还原方法

针对离焦模糊图像,圆盘离焦模型和高斯离焦模型的还原效果并不理想,提出基于圆对称性的离焦模糊图像还原算法。通过刃边函数估算模糊半径,利用信噪比还原图像,进而计算图像的信号功率谱。提出改进的DCT分块加权清晰度评价函数,对DCT系数作指数加权优化,并根据圆对称性模型检测出的多个模糊半径还原出多个图像,并筛选出最清晰图像作为还原结果。实验结果显示,与传统的还原方法相比,该方法提高了还原图像的清晰度和分辨率。     

三轴视觉测量系统自动对焦技术

为了减少三轴视觉测量系统在对焦过程中的时间消耗和提高对焦的准确性,提出基于光学离焦模型的自动对焦算法。自动对焦算法评价函数采用Tenengrad梯度函数,搜索算法分两步:（1）将光学离焦模型分解成两个曲线函数,通过采集4张图像的清晰度值和x轴坐标求出两条曲线函数,最终得到两条曲线的交点位置,交点位置即为正焦位置粗定位位置;（2）在交点位置采集1张图像以及在交点左右两侧各采集2张图像,通过高斯函数拟合得到拟合高斯函数的均值,均值即为准确的正焦位置。为了验证本方法的有效性,首先进行10次重复性试验,验证算法粗定位的重复定位误差4.1 μm。其次,在粗定位位置采集1张图像及其两边各采集2张图像,通过高斯拟合得到精确正焦位置,10次精确位置的重复定位误差为5.1 μm。该算法只需采集9张图像,得到的合成标准不确定度为2.12 μm。该方法提高了三轴视觉测量系统的对焦效率和精度。     

一种新的图像清晰度评价函数

离焦模糊图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现自动调焦的一个关键．需要不断地提高评价函数的准确性和有效性。深入研究了各种图像梯度的分布情况后发现模糊图像小梯度像素数较大,而清晰图像大梯度的像素数则明显比模糊图像的多,因此可以给梯度加一个阈值．去掉梯度小的值保留梯度大的值,这样可以突出清晰图像的的优势．易于准确判断。首次提出了一种用图像梯度加阈值求和作为由于离焦产生的模糊图像的评价函数,建立了上述评价函数的数学模型．并给出了实验结果和分析。与以往的图像灰度方差、梯度和、小波变换等评价函数相比,给出的评价函数无偏性好、单峰性强,信噪比高,计算量小,在焦平面附近具有变化趋势明显和灵敏度高的特点。     

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。     

基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法

为了提高强激光系统中输出光束的光束质量,提出了一种利用三光斑来探测离焦的方法,该方法能够在探测器上横向探测光束轴向上三处位置的光斑尺寸,通过三光斑间的尺寸关系可计算出光束的离焦量,进而根据离焦量进行闭环校正。实验中通过调节整形系统对光束的离焦量进行离焦补偿,使得光束离焦量从（4.90.2） mm校正至（0.30.1） mm。实验结果表明,该方法结构简单,能够测量各种因素引起的强激光的发散会聚度,给出了离焦补偿的可靠判据,为解决强激光热效应造成的光束发散提供了一种新方法。     

空间遥感相机的自动检焦技术研究

本文介绍应用图像处理法对推扫成像的线阵CCD空间遥感相机进行检焦研究。以推扫方式成像的线阵CCD遥感相机连续拍摄的两幅图像之间没有重复的部分,这给图像清晰度评价函数的选取增加了难度。本文根据光学传递函数理论建立了基于模糊量估计的粗调焦评价函数,通过两幅离焦位置不同的图像就可以估算出离焦量,从而可直接驱动镜头至准焦位置附近。根据功率谱对于自然景物具有一定的不变性原理,建立了基于功率谱的细调焦评价函数,进一步找到了准焦位置。仿真实验表明,这种粗精相结合的检调焦方法既能保证聚焦精度,又能提高聚焦速度。     

用于红外自动调焦的图像离焦深浅度判定算法

为了提高图像的可调焦范围,以往的自适应清晰度自动调焦算法对深度和轻度离焦图像采取了不同的评价方式,却未给出明确的图像离焦深浅度判定方法,进而影响了算法的可行性。为解决该问题,从Sobel算子出发来提取图像边缘,并通过阈值选择出阶跃边缘,从而利用阶跃边缘宽度来判别图像离焦程度。经实验分析,该方法可以无参考地判断单张图像的清晰度。与SMD、Laplace等方法相比,它具有与场景无关的优势。不同场景的相同清晰度图片的边缘宽度标准差仅为0.0676。此外,边缘宽度的大小与图像离焦程度成正相关,证明了该方法的有效性。本文算法的判定准确率达到了86.8%,与高频和算法、基于无参考结构清晰度的算法相比具有一定优势。     

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。     

相位法自动检焦技术在经纬仪中应用的研究

介绍了一种在经纬仪中应用相位法自动检调焦的技术:通过检测CCD输出信号之间相位差获得像的相对偏移量,从而获得离焦量;存在相位差的两个信号经电路处理后控制执行机构来调节物镜的位置,使目标的像始终位于焦面上,以实现设备的自动调焦.双分离透镜组成的相位法检焦方法可以检测到由环境、目标相对位置变化等各方面引起的离焦量;CCD亚象素定位技术的应用提高了离焦量检测的精度;原理实验表明相位法自动检焦技术,在经纬仪中应用是可行的,只要选取合适的参数就可达到经纬仪的调焦精度要求,该系统具有调整方便以及较好的实时性等优点.     

转台内部光路测试系统设计

介绍了转台的组成和功能.利用一束平行光通过离轴抛物镜时汇聚在焦点处的工作原理设计了一套测试系统,用来调整转台内部光路瞄准精度.使用测试设备观察指示光光斑位移量,调整几片反射镜位置使其达到瞄准精度要求.为了减小测试系统的测量误差,对离轴抛物镜焦面的离焦量做了严格的控制,并对测试系统中可能带来的误差进行了分析.     

基于方向WPS改进TDI CCD遥感图像清晰度评价函数

在轨调焦是航天相机获取高质量图像的关键技术之一。针对航天相机在发射、在轨期间由于振动冲击及温度气压等环境参数变化引起的光学系统离焦现象,以及TDI CCD遥感相机成像场景实时变化的特殊特点,对基于功率谱的清晰度评价函数进行了研究。根据小波变换的多分辨率和带通特性,提出了一种对FFT功率谱的改进小波功率谱（WPS）估计。针对像移亦会导致TDI CCD图像模糊的问题,提出了方向WPS估计算法。参照功率谱地物无关性及离焦会引起功率谱高频分量损失的思路,设计了基于方向WPS的加权清晰度评价函数。实际外场推扫实验结果表明,提出的新清晰度评价函数能有效反映出实际推扫图像的离焦状态,另外相对于FFT功率谱,对场景差异更不敏感,误判率从0.36降低为0,曲线更加饱和。100个仿真样本的平均误判率仅为0.06,满足系统误差要求。因此文中算法满足单调性、灵敏度高、准确度高原则,更适合TDI CCD遥感相机的自动调焦。     

全息凹面光栅二阶圆场和平场成象特性

从全息凹面光栅几何成象理论出发，用简捷的解析方法研究固定入射狭缝全息凹面衍射光栅摄谱装架二阶圆场和平场成象特性。指出罗兰圆是唯一的二阶子午无离焦圆场摄谱装架和只存在的唯一的一簇二阶矢无象散平场摄谱装架。还指出仅当柱面或平面光栅时，才能形成二阶子午无离焦平场和弧矢无象散圆场谱面，进一步讨论获得既不离焦也无象散的圆场和平场装架的可能性。     

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%。     

单幅散焦图像深度计算方法

由单幅图像获取深度是单目视觉测量中的一个难题。根据散焦图像的散焦原理,得到了单幅散焦测距扩散系数。基于单幅图像中不同区域的图像相关性,提出了替代二次成像要求的约束条件,即采用图像检测方法检测两个被测区域,结合散焦图像的各向异性扩散模型及区域扩散系数,分别对两个区域图像进行扩散实现。利用最小能量泛函求解了各个被测区域的各向异性图像扩散方程,进而得到了区域物体深度。在精度方面,实验结果与利用两幅散焦图像获取深度的传统方法相同。这种方法在测距过程中无需对相机参数进行调整,提高了单目测距的可操作性。该方法是对现有视觉测量方法的有力补充,能够为视觉测量技术提供更加宽广的应用前景。     

基于自适应鲁棒性光流的差错掩盖

编码数字视频序列经过受噪声影响的信道传输时,通常会出现图像信息丢失。该文提出一种基于自适应鲁棒性光流的差错掩盖方法,作为解码端的工具解决这样的问题。该文利用光流技术能有效获取物体运动估计的特性,对丢失块进行逐像素点的恢复,既避免了图像模糊,又消除了块效应。在光流的估计中,自适应地调整了目标泛函中的数据保持项与空间连贯项之间的关系,并引入Lorentz函数来构造目标泛函,提高了光流的鲁棒性。仿真结果表明,该文提出的方法无论在主观视觉评价,还是在客观的数值标准下,都能比现有的误差掩盖方法恢复出质量更好的图像。     

大口径主动光学巡天望远镜大动态范围曲率传感

为了保证外界环境剧烈变化下大口径巡天望远镜的成像质量以及实现系统的快速对准,其波前传感系统在保持像差检测精度的同时也需要具备较大动态范围。首先基于同侧离焦星点像光强分布与曲率传感技术建立了一套大动态范围的对准检测技术,分别使用解析式表达和机器学习方法实现离焦量以及系统其余低阶像差的解算。然后对不同类型像差的解算精度进行了理论分析,最后针对所提出方法进行实验验证,结果表明离焦检测误差(以波前RMS变化为准)分别小于5%,而失调检测误差小于15%,满足对准装调要求。     

一种高分辨率聚束SAR运动补偿算法研究

聚束SAR模式是获得高分辨率雷达图像的一种有效的方法。由于合成孔径时间较长,载机在合成孔径时间内飞行的非平稳性造成图像严重散焦,并且高分辨率SAR的距离向信号也存在相位误差。该文提出一种新的基于回波数据的运动补偿方法对载机的位置误差、距离向相位误差以及残余包络误差进行有效的估计,得到高分辨率的聚束SAR图像,并通过实测数据验证了该文方法的有效性。