二维指向镜系统成像特性研究

为了实现对大视场范围的目标进行搜索捕获或者成像,采用了二维指向镜与面阵探测器相结合的技术方案。对二维指向镜系统电机转角耦合特性和成像规律进行研究。首先,从光学反射矢量理论出发对二维指向镜系统建立数学模型,解耦得到扫描电机转角与视轴指向方位角之间的关系;然后,从数学模型出发可得出电机扫描时目标在像面的扫描轨迹和二维扫描镜系统造成的像旋情况,实验测得扫描轨迹的倾角与计算所得的轨迹倾角误差小于0.1°,像元位置偏差不到0.2个像元;最后,分析了采用二维扫描镜的成像系统消除像旋的算法,为二维指向镜实现精确跟踪和软件校正像旋提供理论依据。     

基于透射变换和二维指向镜的大视场光谱成像研究

为了对大视场范围内的目标进行 光谱成像,人们通常采用二维指向镜和面阵凝视光谱仪相结合 的技术途径。当用二维指向镜对近距离目标进行成像时,在不同方位 角与俯仰角下产生的像旋和畸变等都不同,从而给后续处理带来了 困难。因此需要先建立目标实际坐标系、探测器图像坐 标系和俯仰方位角三者之间的光学传递模型。根据该 模型即可得到透射畸变图像与真实图像之间的变换关系。然后通 过透射变换对透射畸变图像进行正视校正,便可对 大视场图像进行拼接。外场实验结果表明,该方法可行性 强,简单易行,稳定性好。     

45°指向镜成像畸变特性分析和校正

为扩大观测范围,航天遥感仪器通常采用45°指向镜扫描.在采用多元探测器的遥感仪器中,焦平面上所成的像不允许产生像旋,否则会使各个像元所对应的视场无法配准.因此,研究相应的像消旋方法,消除45°指向镜成像系统带来的像旋转,使其能够更好地应用于生产实践,是一个十分迫切的问题.对45°指向镜生成的图像的畸变特性进行了分析,同时根据每个像元坐标与地面坐标的对应关系,给出了校正图像畸变的方法.合成图像和真实图像的模拟实验结果表明:提出的畸变校正方法能够很好地校正45°指向镜的成像图像,在工程应用中具有重要的实用意义.     

二维指向镜的定域扫描方式的扫描特性分析

在光学反射矢量理论的基础上,分析了二维指向镜的定域扫描方式的非线性扫描特性,给出了指向镜二维扫描的轨迹及像旋角的计算公式,提出了对扫描轨迹进行非线性校正的方法.在不进行消旋处理的情况下,将二维指向镜的定域扫描方式直接应用于点源探测系统如红外系统中.     

线阵CCD测量系统的镜头畸变校正新方法

提出了一种线阵CCD测量系统镜头畸变校正的新方法.用线阵CCD相机及经纬仪组合体,对空间周期黑白条纹图像照相,通过图像处理和matlab曲线拟合建立图像像素坐标与无镜头畸变的理想像素坐标的关系式,即畸变校正函数.利用畸变校正函数可校正线阵CCD镜头畸变.将该方法应用于线阵CCD散布正交交汇测量系统后(两相机间距为1 561 mm),测量误差由畸变校正前5 mm提高到畸变校正后的0.9 mm.实验结果表明,用该方法进行镜头畸变校正后,线阵CCD散布测量系统的精度得到了显著的提高.     

面阵CCD镜头畸变校正

由于面阵CCD镜头畸变的存在,使得对探测目标产生较大的定位误差.在实验分析的基础上,对因CCD镜头产生的畸变进行了校正.结果表明,通过对面阵CCD镜头进行畸变校正,可以有效地提高定位的精度.     

线阵CCD相机镜头畸变标定方法

针对线阵CCD相机标定时镜头会产生畸变的情况,提出来一种利用交比不变的方法,考虑镜头同时存在的径向畸变和离心畸变,对畸变参数进行标定,建立畸变校正函数,并利用Matlab做出镜头畸变曲线,分析了线阵CCD相机镜头仅仅存在径向畸变时对结果的影响和径向畸变与离心畸变都存在时的影响。这种方法应用于相机标定之前,可以有效地消除线阵CCD相机镜头误差对整体标定结果的影响。     

被动太赫兹成像二维扫描技术

太赫兹成像受探测器像元数少和无法进行大规模面阵集成的限制,大视场成像不可避免地要用到二维扫描。45°镜具有尺寸小,稳定性好,幅宽大等特点,可以用来实现被动太赫兹二维扫描成像。详细分析了45°镜扫描成像的工作原理和扫描方式,提出了绕Z轴摆动实现水平扫描,绕Y轴摆动实现垂直步进的扫描方案,计算了扫描轨迹,边沿视场成像畸变约3.2%,并通过成像实验对扫描方案进行了验证,得到了大视场下的被动太赫兹二维扫描图像。     

45°镜系统扫描轨迹分析及其对像旋校正的影响

分析了 45°镜系统的扫描规律及其对像旋校正的影响.给出了像旋图像的地面软件校正结果.结果表明在充分考虑了地球曲率、探测器的离轴及探测器安装角度影响的情况下, 45°镜系统对地面无漏扫,适当增加扫描角度,扫描系统获取的总视场内的地面信息无丢失,像旋对系统空间分辨率及图像的配准无影响,像旋图像可以通过软件方法进行校正.     

带摆镜的二维扫描制冷红外光学系统设计

带摆镜的像方扫描光学系统通常只在一维方向扫描成像,当摆镜在二维方向摆扫成像时,摆镜方位俯仰耦合运动带来的对光轴指向、光斑尺寸、成像性能等影响不能忽略。分析了不同的摆镜扫描光学系统的基本形式,并对像方摆镜扫描光学系统二维摆扫带来的影响进行了分析。对内轴为方位、外轴为俯仰的像方摆镜在不同的二维摆扫角度下的入射光轴指向和窗口处光斑尺寸进行了理论计算,提出了二维像方摆镜扫描光学系统设计与分析方法。利用Zemax建立了二维像方摆镜扫描光学系统模型,仿真分析了不同方位俯仰摆扫角度下的成像性能、光轴指向以及窗口挡光情况。在不同方位俯仰角度下,光学系统在17 lp/mm处MTF均大于0.4,窗口极限挡光小于21.4%。     

摆扫式面阵CCD航空相机的像旋转分析

航空相机在进行拍照时,通常采用45°扫描反射镜绕光轴摆扫或步进,进行多行迹摆扫式拍照,以增大对地面景物的观测范围,但当扫描镜绕光轴旋转对物体进行观测时,物体反射像也将绕轴进行旋转,目标相对探测器(CCD)产生了像旋转。通过运用光线矢量与光轴旋转变换的方法,建立了相机的数学模型。根据该模型,针对扫描反射镜旋转所产生的像旋转,利用光学矩阵建立了扫描镜转角与像旋转角之间的关系,对比各种消除像旋方法的优缺点,提出了采用扫描镜与像面旋转机构同步旋转结合的方法实现消除像旋,为工程设计提供了必要参考。     

基于卷积神经网络的胸环靶面畸变校正算法

实弹射击是部队的基础军事训练项目。现有报靶系统中基于计算机视觉的弹孔识别定位系统由于具有快速、精确、安全、人员成本低等优点而被广泛应用到该项目中。然而,计算机视觉系统处理的图像通常受镜头加工工艺以及相机轴向与被测对象所在平面不垂直的影响,导致被测对象的图像产生畸变,最终会给弹孔坐标位置的精准定位带来误差。为了提高基于计算机视觉的自动报靶系统的报靶精度,提出一种基于卷积神经网络的畸变校正算法,只需一张胸环靶面的模板图像即可模拟出大量训练数据集。训练完成后,输入一张畸变图片就可以得到该图片的畸变参数,并利用该参数完成对图像的畸变校正。与传统校正算法的对比结果表明,该算法校正效果较好,有利于提升基于计算机视觉的自动报靶系统的报靶精度。     

面阵CCD航空相机斜视图像的几何校正

为增大机载光电侦察系统的视场角,航空相机多采用扫描方式对地摄影成像,文章针对面阵CCD航空相机斜视摄影引起的图像变形进行校正。由于该类相机与载机之间存在方位和俯仰两轴运动,文章同时考虑相机相对载机的旋转角度和载机相对地面的姿态角,建立了更符合该类相机工作状态的六姿态角投影校正模型,推导出同一地物在畸变图像和标准图像上的像素坐标变换关系,采用双线性插值算法对坐标变换后的像素灰度值进行重采样,对航空图像进行自动校正。最后,对某机场的航拍图像进行校正实验,并与基于地面控制点的多项式校正方法以及基于畸变图像和参考图像配准的校正方法进行比较。实验结果表明,六姿态角投影校正模型能够取得比较高的校正精度(可达像素级),当姿态角的测量精度为3′,图像大小为512pixel×512pixel时,图像校正的均方根误差为1.174 7pixel。该方法不需要提供参考图像和野外采集地面控制点数据,便于工程实现,基本满足航空图像处理的稳定可靠、精度高、实时性强等要求。     

航向随动控制与姿态畸变校正的数学分析

在景象匹配定位系统中，采用下视的方式获得地面图像。由于受飞行载体空间的限制，有时需要采取航向随动、滚动俯仰捷联方案。这样获取的地面图像只是纵轴与地理坐标保持一致，存在着飞行载体的俯仰、滚动等姿态导致的畸变，需对图像进行姿态畸变校正。这里给出航向随动控制调整角α与姿态角(φ，θ，γ)的数学关系以及姿态畸变校正的基本公式。     

面阵热红外相机镜头畸变校正靶标研究

针对可见光相机校正靶标不适用于热红外相机的问题,研究了红外辐射理论与热红外相机探测原理,提出发射率和太阳辐射吸收率两个靶标选材依据参数,对多种材料进行热红外成像试验,得到适合制作热红外靶标的黑色氧化铝板和镀镍铝板两类材料。所选材料制作的靶标材质轻便,热红外成像边界清晰、DN值差异明显,满足校正程序对靶标交点提取准确性的要求。研究成果为热红外面阵相机镜头畸变校正的靶标制作提供重要参考,对面阵热红外航空遥感成像技术起到一定的推进作用。     

九谱段离轴长线阵相机视轴建模分析

常规的视轴测试采用单台经纬仪读取俯仰绝对数值的定位方式,探测器的线阵、视轴平行于整星坐标系+Y、+Z方向。区别于常规测试,离轴相机视轴不再遵循探测器视轴与基准镜平行的原则,并且整星坐标、立方镜坐标及视轴线阵三者是空间分离的,因此提出了一种新的测试方法,实验前需要将视轴调整到相机坐标系理论位置,并且四色与五色线阵平行。借助于钻模支架,利用经纬仪分别将相机视轴和整星坐标引出到相机立方镜a和钻模立方镜b,通过立方镜坐标系的方向余弦矩阵,将相机视轴引出到整星坐标。对视轴精度以及九谱段线阵多维定位进行分析,给出实验采集的图像。结果表明,视轴矩阵满足要求,定位引出方法合理可行。     

合作空间目标双基地ISAR图像畸变分析及校正方法

为了解决双基地逆合成孔径雷达（ISAR）二维图像的畸变问题,以平稳运动的合作空间目标 为研究对象 ,从双基地ISAR回波模型出发,研究了图像的畸变机理并提出了基于畸变角估计的图像畸变 校正方法。基于合作空间目标的精轨信息,算法首先估计出成像期间的双基地角,其次利用 图像畸变角与双基地角的关系对畸变角进行估计,然后利用畸变角计算横向畸变单元数,最 后对二维图像进行反向畸变补偿,完成畸变校正。仿真实验验证了算法的有效性。     

45°旋转扫描镜多元并扫的红外图像校正建模与仿真研究

对某遥感卫星红外扫描成像仪45°旋转扫描镜多元并扫成像中产生的图像像旋现象进行了分析,构建了图像校正模型。阐述了像旋产生的机理及图像校正方法。通过对遥感图像的仿真分析,初步验证了地面软件消像旋方案的正确性与可行性。