星载相机的像移补偿实现

针对搭载在太阳同步轨道卫星上的画幅式遥感相机在成像过程中的目标图像存在相对移动的情况,设计了一套机械像移补偿机构.通过在遥感相机成像过程中获取像移速度,在理论上构建了基于太阳同步轨道卫星遥感特点的像移参数计算模型.根据成像特点,该像移补偿机构采用伺服电机驱动滚珠丝杠的方式实现二维补偿操作.最后,对实际遥感情况进行了数据...     

星载遥感相机像移分析

随着航天遥感技术的不断发展,遥感相机对地分辨率不断提高。在空间遥感成像过程中,由于成像载体与地面目标之间存在相对运动,导致目标图像在成像介质上产生像移,使遥感图像模糊不清,所以像移补偿成为提高成像质量和相机分辨率不可缺少的环节。通过建立计算遥感像移的数学模型,对各种因素产生的像移影响进行定量分析。结果表明:对星载遥感相机进行像移补偿时,可以忽略由于卫星姿态改变等随机因素产生的像移,而主要补偿因卫星沿轨道运动和地球自转造成的像移。最后,通过对实例的仿真验算,提出了一套针对星载遥感相机的机械式像移补偿方案。     

像移补偿技术综述

航相机照相时不可避免的会产生像移,像移补偿是提高成像质量和相机分辨力必不可少的环节。首先通过分析像移的产生原因及对图像造成的影响阐述了像移补偿的必要性,然后介绍了目前国内外较多采用的像移补偿法原理及其应用范围,最后给出了一个应用多种像移补偿法相机的实例及像移补偿技术的发展趋势。     

CCD相机的像移补偿技术

介绍了CCD相机像移补偿技术的研究进展,对各种补偿方法进行了分析,讨论了这些 方法的特点,最后,提出了对CCD相机像移补偿技术发展的认识。     

星载TDICCD 相机方位扫描像移模型研究

在应用坐标系变换方法实现星载TDICDD 相机星下点扫描像移模型的基础上,将45旋转扫描反射镜（以下简称45镜）用于TDICCD 相机成像以扩大扫描视场。首先深入分析了45镜的成像特性及K 镜消像旋的原理,并利用Matlab 对K 镜消像旋效果进行仿真,验证了加入K 镜的合理性。然后利用45镜及K 镜对光矢量的转换矩阵,建立了TDICCD 相机方位扫描时的像移模型,为后续像移分析提供理论依据。     

小型面阵航空相机系统的像移补偿

设计了一种小型面阵航空相机系统.该系统采用大面阵CMOS图像传感器作为成像器件,通过反射镜扫描进行像移补偿的方法,实现无人机飞行状态时清晰地数字成像.实验室前向像移补偿实验结果表明,该系统对于前向像移进行了较好的补偿,达到指标要求,成像清晰.     

面阵CCD航测相机像移补偿技术研究

航空相机在拍照瞬间由于飞机的飞行运动和姿态变化而产生像移,要提高照相分辨率必须通过像移补偿来实现。采用在相机与飞机间增设三轴稳定平台的机械式像移补偿法来补偿姿态像移和前向像移,三轴稳定平台的三轴按照与飞机姿态变化角速率相等、方向相反进行旋转补偿姿态像移,三轴稳定平台的俯仰轴以飞行方向反方向、角速率等于速高比旋转补偿前向像移,并采用坐标变换法计算像移补偿后的残差,通过分析面阵CCD相机像面各点在进行像移补偿后的像移残差均小于1/3像元,符合成像要求。     

用于光学像移补偿的红外望远光学系统

为提高搜索效率和目标探测概率,红外搜索警戒系统越来越多地采用了焦平面成像器件.工作时必须保证成像器件具有一定的积分时间,才能达到要求的信噪比,为此必须采取像移补偿措施。常用的光学式像移补偿利用位于望远光学系统后面反射镜的反向摆动,使场景的光学图像在积分时间内与焦平面成像器件相对静止,以消除平台在连续转动过程中产生的像移或拖尾。本文给出了一种像方视场角与物方视场角具有线性关系的红外望远光学系统,系统工作波段为7.7~10.3 μm,放大率为10×.该系统可用于采用焦平面探测器的搜索警戒装置,通过像移补偿反射镜或透射平板的摆动补偿平台转动时产生的像移,计算表明全视场范围内的残留像移不大于1 μm。     

面阵CCD航测相机前向像移补偿技术研究

航空相机在拍照瞬间由于飞机的飞行运动和姿态变化而产生像移,要提高照相分辨率必须进行像移补偿。文章介绍了两种面阵CCD航测相机前向像移补方法,即旋转俯仰轴补偿法和面阵CCD TDI功能补偿法,计算了两种方法的像移残差及误差精度,给出了旋转俯仰轴方法的适用范围,对比了两种方法的优劣,通过实验室拍摄验证了方法的有效性。     

一种基于CCD多电极结构的电子像移补偿方法

利用CCD光注入方程对基于时间延迟积分(TDI)方式的传统CCD电子像移补偿方法进行了分析,得出该方法中曝光期间电荷包以行为步长进行转移所造成的非连续性使补偿图像达不到图像清晰度要求的结论.提出了一种利用CCD自身多电极结构进行电子像移补偿的方法,通过修改CCD驱动时序使曝光期间电荷包以CCD电极宽度为步长进行移动,使电荷包移动的非连续性达到最小值,从而最大限度地减小电荷包移动和像移之间的非同步效应,使补偿图像的清晰度显著提高.仿真和实拍结果表明该方法能对前向像移进行很好的补偿.     

航天三线阵光学遥感成像运动模糊建模与分析

为了提高立体摄影测量的精度,对航天三线阵光学遥感成像的运动模糊模型进行推导和分析。根据引起运动模糊的方式,将三线阵光学遥感成像运动模糊分为前向运动模糊和姿态运动模糊。利用坐标系旋转来研究三线阵相机曝光瞬间前向飞行和姿态变化对运动模糊的影响,对俯仰、滚转和偏航姿态运动引起的模糊分别进行建模。仿真实验表明:(1)曝光瞬间航天三线阵遥感成像运动模糊是空间变化的,俯仰和滚转比偏航运动对三线阵相机的影响更严重;(2)对于直视线阵CCD而言,偏航引起的运动模糊可以忽略不计,但是对前视和后视线阵CCD的影响不能忽略;(3)航天三线阵相机的前视和后视线阵CCD比直视线阵CCD更容易受到航天器姿态运动的影响。     

运动补偿下双通道星载高光谱成像仪图像配准

最新一代可见近红外（VNIR）和短波红外（SWIR）双通道星载高光谱成像仪,多采用视场分离器将VNIR和SWIR通道分离为多个子视场,同一时刻各子视场对地成像区域不同,在采用运动补偿技术提高图像信噪比时,各子视场对同一地物的观测角不同,导致图像间失配关系复杂,无法获取同一地物的VNIR-SWIR连续光谱。通过建立运动补偿下的严格成像几何模型,定量分析了双通道图像的畸变和失配规律,进而提出了各子视场分别几何定位再相位相关法配准的方案,并利用东天山区域运动补偿下星载双通道高光谱仿真数据进行验证。结果表明,传统的基于图像的配准方案精度为3.9像元,仍无法得到同一地物像元的VNIR-SWIR光谱曲线,文中方案配准精度提高到0.3像元,VNIR和SWIR重叠波段的反射率光谱重合度误差由41.5%降低到1.2%。     

Hybrid coders with motion compensation

This paper investigates analytically the effects of motion compensation in a coder based on the observed properties of motion-compensated frame difference (MCFD) signals. The AR(1) processes with a given pixel-to-pixel autocorrelation coefficient will be used to model the intraframe images. For interframe motion, each image is allowed to have both moving and nonmoving parts, with the moving parts executing a range of translational motion. From this mathematical model, the statistical characteristics of MCFD signals are derived. Motion compensation gain, 2-D intraframe transform gain, and hybrid gain are next evaluated to ascertain their suitability for the coding process. Experimental results on the Trevor sequence seem to confirm the model and conform with its analytical results.     

基于压电陶瓷直驱的前向像移补偿系统

为补偿面阵测绘相机航摄成像过程中的前向像移,设计了采用压电陶瓷驱动器直接驱动焦平面组件的前向像移补偿系统,给出了前向像移补偿系统工作时序。压电陶瓷驱动器工作于位置闭环模式,通过斜坡递增设置压电陶瓷驱动器位置给定,使压电陶瓷驱动器驱动焦平面组件以期望速度移动,补偿前向像移速度。实验结果表明,前向像移速度为2.5mm/s时,前向像移补偿系统最大像移补偿残差为0.38μm;前向像移速度为3.5mm/s时,最大像移补偿残差为0.48μm,远小于1/3像元尺寸。相机最长曝光时间为20ms时,前向像移补偿频率可达25Hz,满足高频航测成像前向像移补偿需要。     

航空相机扫描像移片上补偿技术

查打一体化是当前航空相机的一个主要发展方向,其中一项关键技术为扫描像移的动态、高精度补偿.基于面阵探测器的时间延迟积分(TDI)扫描像移补偿方式相比于光机式的像移补偿方式具有天然的优势,然而当前的面阵探测器TDI像移补偿精度是像素级的,进一步提高查打一体化相机分辨率遇到了瓶颈.针对于此本文首先介绍了查打一体化航空相机工作原理,然后针对帧转移CCD的特性建立了电荷行间转移的数学模型与电荷转移像移的调制传递函数模型,在此基础上提出了一种查打一体化航空相机扫描像移的片上补偿方法,采用该方法可将西相位面阵TDI CCD的像移补偿精度提高至1/2φ像元.最后搭建了实验平台并给出了二、三、四相位面阵TDI CCD电荷转移像移对遥感图像质量的影响,同时也证明了提出的方法能够显著提高图像质量.     

基于实时视轴跟踪的像移补偿技术研究

为解决画幅式扫描红外成像技术中翼展摆扫引起的严重像移问题,提出了一种基于实时视轴跟踪的像移补偿技术,对于瞬时视场为100μrad的成像系统,像移补偿精度可达±0.005°(±87.3μrad),补偿效果优于1个像元。该技术能够实现翼展摆扫像移的高频补偿,研究成果对推动机载红外成像技术向宽视场、高空间分辨率方向进一步发展具有重要意义。     

ISAR成像系统与技术发展综述

高分辨率雷达可以对非合作目标进行远距离二维成像,其在战略防御、反卫星、战术武器以及雷达天文学等方面都有重要的应用价值。文中首先介绍了国外典型的地基雷达、舰载雷达、机载雷达成像系统,接着阐述了各种逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿、成像技术以及不同ISAR成像技术的应用范围和发展现状。最后对雷达成像技术发展中应进一步研究的问题进行了展望。     

姿态测量误差对星载合成孔径雷达成像质量影响

针对高分辨率条件下卫星弯曲轨迹与姿态测量误差耦合对成像质量的影响开展分析.首先结合高分辨率星载滑动聚束合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像特点,解析回波信号的空-时-频特性,分析姿态测量误差对回波信号空-时-频特性的影响,构建该影响与成像质量之间的数学映射关系.然后基于高次相位补偿的三步成像算法分析误差所引入的高次补偿相位误差,并给出是否需要进行高次相位补偿的误差临界值.最后,通过计算机仿真验证理论分析的正确性.     

MPEG-4运动补偿的VLSI结构设计

针对MPEG．4解码中运动补偿控制复杂、数据吞吐量大、实现较困难，提出了一种适合MPEG-4的运动补偿硬件实现方案，解决了时序分配、输入输出控制等较难处理的问题。此方案已经在Xilinx ISE6．li集成开发环境下，采用了VHDL进行描述，并使用了电子设计自动化（EDA）工具进行了模拟和验证。仿真和综合结果表明，设计的运动补偿处理器逻辑功能完全正确，而且可以满足MPEG-4 Core Profiles ＆ Level 2的实时编码要求，可用于MPEG-4的VLSI实现。     

星载红外成像系统IRFPA非均匀性在轨定标与实时校正

针对星载红外成像系统在轨定标等特殊环境条件的应用要求,研制了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array,IRFPA)非均匀性在线定标与实时校正芯片系统.由于对输入信号进行了标准化设计,该系统可用于各类红外成像系统的IRFPA非均匀性在线定标与实时校正处理.这种系统在时钟信号的驱动下以流水线方式运行,在对非均匀红外图像进行实时校正的同时,能够在线获取定标图像并能对存储器中的校正系数进行在线更新.该系统具有体积小、运算速度快、稳定可靠以及易于升级等优点,为星载红外成像系统IRFPA非均匀性的在轨定标开辟了一条有效的技术途径.