扁平电视光栅畸变校正技术的研究

本文是通过对扁平显象管固有的梯形、弧形失真分析,从电路和磁偏转场设计两方面来研究校正这种光栅畸变的方法。通过研制样机,进一步验证了该方法能很好地解决扁平电视固有的畸变,达到了一般电视的收看效果。 科技的迅速发展和人民的物质文化生活的日益改善,当今电视的发展呈现两大趋势:一种是大屏幕高清晰度化,另一种是低功耗、平板化。而在平板显示器件中,近期发展起来的平板显示器件如:液晶显示(LCD),发光二极管(LED),荧光显示器(VFD),等离子体显示板(PDP)和场致发光(EL) 等器件在性能/价格比方面远远落后于显象管(CRT)。目前CRT的功率容量和转换特性大大高于其它显示器件[1],是荧光屏效率最高,寿命最长的有源显示方式。日本于1982年开发了第一台商用2英寸扁平电视,目前日本已将扁平CRT广泛用于计算机终端显示屏,检测设备显示器及便携式微型旅游用TVS [2],且到1984年推出了4英寸扁平CRT,其销售额猛增[3]。但由于扁平CRT有其固有的梯形和弧形失真,所以解决这一问题成为扁平电视的一大难题。     

凸面光栅同心结构成像光谱仪的研究进展

介绍了基于同心结构的凸面光栅成像光谱仪的研究背景、设计方案和结构特点,综述了凸面光栅同心结构成像光谱仪在国内外目前主要的五种结构类型,包括Offner型、非共面型、折反射型、+1级衍射型、自由曲面型.总结了五种结构类型的优点和缺点,对研发新一代具有高成像质量、高分辨率、高衍射效率、大相对孔径、长狭缝、宽波长范围的轻小型...     

基于图像畸变校正的高光谱偏振图像配准方法

定焦分孔径同时式高光谱偏振成像系统可同时获取多个偏振方向高光谱图像,是一种实时机载设计高光谱偏振成像系统.然而,这种设计各路成像单元存在固定偏差,且获取的图像易存在虚焦和扭曲现象,致使解析目标信息前需对图像进行配准.为了提高不同偏振方向高光谱图像间的配准精度,结合高光谱偏振图像配准算法暂无参考,非刚性图像配准算法适应范围小、效率低的现状,本文提出了基于图像畸变校正的高光谱偏振图像配准方法.首先,分析成像系统成像特点,建立成像模型;其次,消除虚焦模糊现象影响,获取该系统成像模型的畸变系数;最后,根据畸变系数对高光谱图像进行畸变校正,利用SIFT算法实现配准.以灰度差平方和(SSD)为相似度测度,对图像配准精度进行评价,实验结果表明,本文方法配准精度优于基于Demons算法、基于三次B样条FFD算法和基于SIFT算法,是一种有效的、快速的非刚性图像配准方法,既为非刚性图像配准方法提供新参考,也为定焦分孔径同时式高光谱偏振成像系统航拍图像信息解析奠定基础.     

基于线扩散函数矩阵的成像光谱仪图像矫正方法

大视场推扫式成像光谱仪的驻留时间长,覆盖范围大,能比较好地满足海洋遥感的要求。但沿轨和穿轨方向上调制传递函数的差异导致了成像中的“拖影”现像。通过实验获取了系统的线扩散函数;利用插值法构建矩阵来描述系统穿轨方向上的成像特性;使用遥感图像“拖影”区域的梯度平方和作为判别依据对矩阵的系数进行调整;最后使用矩阵对遥感图像进行了矫正。从矫正后的图像来看,“拖影”现像已基本被扣除,证实了该方法的有效性。     

基于神经网络的畸变图像校正方法研究

基于神经网络的畸变图像校正方法与传统畸变图像校正方法相比,降低了构建模型的难度.因此,文章对基于神经网络的畸变图像校正方法进行重点研究,首先在量子遗传法中引入免疫学中的克隆选择算法,然后将其与BP算法进行结合,发挥二者的融合优势,以满足畸变图像校正的需求,实验结果表明,这种方法的应用效果十分显著.     

一种提高折叠光栅光谱仪信噪比的新方法

折叠光栅光谱仪由于折叠光栅制作、安装过程中的工艺问题,子光栅衍射图像易发生倾斜、变形。为了保证在对光栅衍射图像进行处理时不降低分辨率,每块子图像仅抽取单行像素校准,最终拼接成光谱,这导致光谱信噪比较低。为克服这一缺点,提出了一种软件提高折叠光栅光谱仪信噪比(SNR)的方法。通过对原始光谱图像进行校正、一维中值滤波和像素平均三个处理步骤,在不影响波长分辨率的情况下,使光谱信噪比提高约6倍。这种处理方法充分利用了光栅衍射图像的信息,对提高折叠光栅光谱系统探测微弱信号的能力具有实用价值。     

不同光栅常数下同心长波红外成像光谱仪对比

为对比分析不同光栅常数下Offner光栅和Dyson光栅光谱仪的性能差异,推导了两种光谱仪结构的衍射角公式,获得其衍射特点,并在F数为2.5,工作波段为8～12 m,光谱分辨率15.6 nm,光栅常数分别为100 m、50 m下,借助ZEMAX软件对这两种结构进行了优化设计。结果表明:较大光栅常数下,两者都能理想成像,Offner光谱仪体积约为Dyson的7倍,质量约为Dyson的1/13;较小光栅常数下,Dyson光谱仪仍可理想成像,而Offner必须加入二次非球面镜并进行离轴,才能满足系统对像质及光谱分辨率的要求,此时,Offner光谱仪体积约为Dyson的7倍,重量约为Dyson的1/11。设计结果表明,两种同心结构在加工难易度、体积、重量方面各有优劣,在光谱仪选型工作中,可根据具体情况进行取舍。     

AOTF相机成像过程中的图像畸变分析及校正研究北大核心CSCD

针对声光可调谐滤波器(AOTF)自身固有的因声光互作用导致的成像畸变问题,利用AOTF的解析表达式和几何像差公式对AOTF相机的畸变特性进行分析,建立了声光互作用图像畸变模型,给出了各畸变系数随入射光传播角的变化关系;并在所构建畸变模型的基础上,结合两步标定法和双线性内插法对畸变图像进行校正分析。实验结果表明,未加AOTF相机系统拍摄图像的最大畸变像素位移量为1.6pixel,加AOTF相机系统拍摄图像的最大畸变像素位移量为9.0pixel,畸变校正后的最大畸变像素位移量为1.4pixel,优于未加AOTF相机系统所拍摄的图像。该畸变模型较好地描述了AOTF相机的畸变产生机理及特性,该方法可以有效地解决AOTF相机成像过程中的图像畸变问题,在AOTF光谱相机的精确测量方面将有较好的应用前景。     

基于不变性特征的SVM遥感图像飞机类型识别

根据遥感图像飞机目标的特点,提出一种基于不变性特征的支持向量机(SVM)识别算法。首先结合小波分解进行平移、旋转、缩放不变性特征提取;然后对基于遗传算法(GA)的SVM模型参数选择方法在核函数的选择、搜索空间的确定等方面进行改进,并用改进后的算法实现SVM模型参数选择。对480幅遥感图像进行仿真实验,得到97.56%的正确识别率。与BP神经网络相比,识别率高,验证了算法的有效性。     

临边成像光谱仪光谱辐亮度响应度定标研究

基于积分球原理,提出了一种利用积分球进行光谱辐亮度响应度定标的新方法,消除了利用积分球定标的传统方法中由于漫反射板的双向反射率分布函数(BRDF)的测量不确定度大对定标精度的影响,极大地提高了定标精度。利用该方法标定了在研的空间遥感临边成像光谱仪原型样机的光谱辐亮度响应度,分析了定标不确定度,定标合成不确定度为2.6%。将该方法的定标结果与采用标准灯联合漫反射板的定标结果进行了分析比对,结果表明,二者在3%以内相符。引起两种定标结果偏差的主要原因是漫反射板BRDF测量的不确定度。     

Hadamard变换成像光谱仪实验室辐射定标方法

Hadamard变换成像光谱仪采用多通道探测数字变换技术实现光谱成像。主要介绍了基于数字微镜阵列器件的Hadamard变换成像光谱仪的工作原理与仪器结构,研究设计了一套适用于该Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方案。用远距点光源光路进行CMOS探测器像元响应不均匀性修正,获得相对定标精度达到4.6%;采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射定标,绝对定标精度达到8.92%。通过实物成像,Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方法精确、实用。     

AOTF的高光谱成像光谱仪的辐射定标技术

基于声光可调谐滤波器(AOTF)的高光谱成像光谱仪不同于传统的成像光谱仪,它利用声光调制的分光原理,在像面上得到空间信息和任意一个波段的光谱信息.但由于其分光原理和分光器件自身性能的特殊性,辐射定标的方法尚不成熟,辐射定标技术的精度和长期稳定性不能满足遥感应用的更高要求.结合AOTF高光谱成像光谱仪自身的性能和对辐射定标的要求,提出了基于探测器的定标方法和改进的数据处理算法,并对辐射定标的精度进行了分析.实验结果表明:定标后的成像光谱仪能够真实地反映地物目标的信息,有效地提高了成像光谱仪的信息定量化水平.     

一种针对使用背照减薄型CCD器件色散型成像光谱仪的星上光谱定标方法

使用背照减薄型CCD器件的色散型成像光谱仪在近红外波段会出现呈条带状干涉条纹现象,该干涉条纹对入射光波长分布敏感,空间频率稳定,特别适用于微小光谱偏差的测量与校准.针对一台光栅色散型推扫式成像光谱仪样机,先估计出条纹分布的规律,再以此为基础,采用频域滤波、最小二乘拟合等方法提取干涉条纹中包含的相位信息,以此作为光谱定标的辅助参数.实验表明,当入射光强变化达到130％以上时,拟合谱线位置的不确定度最大为0.007 3 nm,模拟光谱位置改变后,以汞灯谱线作为基准光谱位置曲线,测得拟合算法的最大误差为0.135 8 nm,该结果证明,干涉条纹拟合定标方法可有效减少定标系统对光源稳定性的依赖,提高对光谱维微小偏移量的检测精度.     

双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化

双光栅光谱仪光栅转轴是用于固定和驱动两块共轴凹面光栅的重要零件,其工作过程中出现的变形与振动现象均可能对双光栅光谱仪最终的波长测量结果带来影响。依据双光栅光谱仪的工作原理和实际工况,确定其光栅转轴结构优化的主要目标为质心调整,轻量化,避免共振和减小凹面光栅的随机响应变形。为实现光栅转轴的多目标优化,首先在UG中建立凹面光栅、光栅转轴及其固定结构的三维模型,然后导入ANSYS Workbench进行模态分析与随机响应分析,并针对其计算结果展开多目标优化。优化后,光栅转轴回转部分的质心调整到回转轴上,总质量由0.606 30 kg减轻到0.539 43 kg,二阶固有频率从184.83 Hz增大到187.77 Hz,凹面光栅Z轴方向最大随机响应变形从33.394 m减小到27.147 m。目前市面上常见的有限元分析软件均无法直接实现结构的质心调整,作者将该目标的实现提前到三维建模过程当中,并保证在后续优化过程中,回转部分的质心只在其回转轴上移动,从而使质心调整和轻量化等其他优化目标同时实现,该处理方法具有广泛的借鉴意义。     

Radiometric calibration of hyper-spectral imaging spectrometer based on optimizing multi-spectral band selection

Hyper-spectral imaging spectrometer has high spatial and spectral resolution. Its radiometric calibration needs the knowledge of the sources used with high spectral resolution. In order to satisfy the requirement of source, an on-orbit radiometric calibration method is designed in this paper. This chain is based on the spectral inversion accuracy of the calibration light source. We compile the genetic algorithm progress which is used to optimize the channel design of the transfer radiometer and consider the degradation of the halogen lamp, thus realizing the high accuracy inversion of spectral curve in the whole working time. The experimental results show the average root mean squared error is 0.396%, the maximum root mean squared error is 0.448%, and the relative errors at all wavelengths are within 1% in the spectral range from 500 nm to 900 nm during 100 h operating time. The design lays a foundation for the high accuracy calibration of imaging spectrometer.     

非平行光束光栅照明C-T成像光谱仪消像散研究与设计

切尔尼-特纳(Czerny-Turner, C-T)光谱仪是光栅光谱仪中常用的光谱仪器。其结构紧凑, 无非球面镜, 常被用于单色仪和光谱辐射计中。对于成像光谱仪, 像散是影响其空间分辨和光能利用的主要像差。就非平行光束光栅照明像散校正方法进行了理论分析和实验验证, 提出会聚和发散光栅照明C-T成像光谱仪都可以进行像散校正, 其根本取决于光栅入射角和衍射的余弦平方比大于或小于1, 大于1对应发散照明消像散, 小于1则对应会聚照明消像散。     

基于Mach-Zehnder的像面相交干涉成像光谱技术

像面相交干涉光谱成像技术是一种紧凑型光谱成像技术,具有体积小、质量轻等特点,可搭载在小卫星或飞机平台上进行光电侦察等工作。研究了像面干涉光谱成像技术,提出基于多棱镜组合的Mach-Zehnder角剪切分束器的设计方案,对该分束器的工作原理及设计方法进行详细论述,并结合实例对某光谱分辨率条件下的Mach-Zehnder角剪切分束器的角剪切量进行了分析设计。同时研究了像面相交干涉光谱成像系统物镜设计特点,对该像面相交干涉光谱成像技术进行实验验证。     

用共线点列标定摄像机镜头畸变

提出一种用共线点列标定摄像机镜头畸变参数的方法,先根据交叉比不变性确定畸变中心,再利用直线的中心投影仍为直线这一性质确定畸变系数。仿真表明,只要采用相应方法降低像点坐标的误差,畸变中心的误差小于2个像素,畸变系数的相对误差不超过0.1。实验表明,用该方法得到的畸变参数,能够很好地校正图像。该方法简单易行,可应用于摄影测量、计算机视觉等领域。     

用位相光栅进行图象相减

置一位相光栅于相干光学处理系统频谱平面,利用其零级与一级衍射光的相干迭加实现图象相减.通过控制光栅的位相调制量使零级与一级衍射光强相等,调节光栅位置获得π位相差.选择适当的光栅,还可同时得到图象的相加和相减信号.