高灵敏度TDI线阵CCD图像系统研究

对于低照度、高速运动物体等的测量拍摄场合,往往需要高灵敏度的线阵CCD相机。本文介绍了一款高灵敏度的线阵相机的研制方案,相机的线阵CCD芯片采用DALSA公司的IT-F6,它具有96级TDI功能,动态范围3600:1,经试验,灵敏度比一般的线阵CCD相机提高了约20倍,大幅度提高了系统的整体响应水平。在靶场测试中,对距离5米外的7.2mm高速子弹弹丸可以清楚捕捉,在高灵敏度的探测场合具有广阔的应用前景。     

新型光学对中自动测量装置的设计

针对光学对中器采用面阵电荷耦合器件或者黑白线阵电荷耦合器件作为图像传感器的不足,设计了一种新型光学对中自动测量装置。测量装置由N型自发光目标、光学镜头、彩色线阵电荷耦合器件、处理电路、FPGA和电源模块组成。利用彩色线阵电荷耦合器件和N型自发光目标协同工作进行二维位置测量。通过实验,验证该装置在露天环境下工作,反射光等强干扰时,能区分有用目标信号和干扰信号。论文着重介绍了彩色线阵电荷耦合器件图像传感器的优点和N型自发光目标的尺寸设计。最后,对新型光电对中器的测量精度进行了实验验证和误差分析。在本设计中,图像传感器的选择分别采用黑白线阵CCD和彩色线阵CCD进行实验验证, X轴方向测量精度: ±0.649mm≤1.597mm;Y轴方向测量精度：±1.176mm≤3.940mm。实验结果表明：采用彩色线阵电荷耦合器件作图像传感器时,抗干扰性强,测量结果精确、稳定。     

立靶测试系统中高精度角度测量研究

为弥补传统光电立靶中相机仰角角度值不能实时显示的不足,介绍了一种新型高精度立靶密集度测试系统角度测量电路的设计;该角度测量电路主要由高精度角度传感器、51单片机、多位LED显示部分构成,可以完成线阵CCD相机仰角的实时测量和显示,精度可达0.0027°,并且可以和上位机进行多路串口通信,方便对多台线阵CCD相机仰角进行监控,避免在测量过程中因相机仰角的变化而带来的测量误差.     

双线阵CCD相机的畸变校正和标定方法

在双线阵CCD的三维重建中,对线阵CCD相机的标定和镜头畸变校正是基础环节。提出了一种用于三维重建中的双线阵CCD标定及镜头畸变校正方法。根据左右相机间的单应性关系,以及线阵CCD的成像原理,将双目相机间的空间关系分解成姿态角与错切角的关系。通过靶图数据的拟合,对姿态角和镜头畸变进行校正,根据求出的错切角完成相机间的标定,实现对具有镜头畸变的双线阵CCD的标定。实验结果表明,标定和校正精度满足后续三维重建中图像匹配的需求。     

虚拟CCD线阵星载光学传感器内视场拼接

以基于虚拟CCD线阵的多CCD影像重成像算法作为内视场拼接的技术手段,在对由地形起伏引起的多CCD影像的拼接误差进行理论分析和推导的基础上,提出无需数字高程模型(DEM)的虚拟CCD线阵多CCD影像重成像算法;并提出使用基于严密成像几何模型的空间前方交会的方法直接评价影像拼接对摄影测量生产的精度影响。研究表明,在虚拟CCD"安装"位置与真实CCD位置偏差不大的情况下,使用成像区域的平均高程进行拼接即可满足几何无缝拼接的需求;而在虚拟CCD"安装"位置与真实位置的偏离超过限差的情况下,可以用航天飞机雷达地形测绘DEM(SRTM-DEM)等一定精度的DEM数据校正地形起伏引起的拼接误差。使用先进陆地观测卫星(ALOS)卫星全色遥感立体测绘仪(PRISM)传感器三线阵影像作为实验数据,对前视、下视和后视的多CCD影像分别进行拼接。对拼接线的判读结果表明,影像拼接效果良好。另外,分别对拼接前和拼接后的前视、后视影像选取同名点进行空间前方交会,拼接后影像的空间前方交会精度与拼接前影像的空间前方交会精度一致。本文方法,可以无需DEM进行ALOS PRISM的内视场拼接,并使得拼接后影像的立体测图精度无损;拼接误差分析方法也可以在航空相机影像拼接中推广。     

大尺寸平行度/垂直度测量仪的自动换档调光

根据改变线阵CCD的积分时间可调节其曝光量的原理,将CCD的曝光量即其输出的测量信号控制在某一可调的目标电平附近,使得采用线阵CCD的平行度/垂直度测量仅能够在光强变化数倍情况下准确测量,避免出现CCD饱和等现象,这对现场大尺寸平行度/垂直度测量极为重要.     

线阵CCD精度靶图像触发算法设计

针对线阵CCD精度靶测量弹丸坐标时需要额外触发光幕发送触发信号来决定其何时开始采集的问题。在图像采集过程中,设计一种图像触发算法在接收线阵CCD相机的图像数据信号的同时自动检测弹丸并实时发送触发信号。通过研究弹丸图像的特性以及算法在FPGA上的硬件实现方法,利用当前采集到的图像对算法进行了实验验证。实验验证表明,该算法可有效识别弹丸信号,并能排除其它非弹丸信号的干扰。该算法对提高线阵CCD精度靶触发精度,精简线阵CCD精度靶结构具有十分重要的意义。     

高帧频面阵CCD实时显示系统设计

为了能够在特殊环境下拍摄到最优的图像,需要实时地调整相机参数,这要求实时显示拍摄的图像。使用FPGA配合通用Camera Link采集卡,设计了一套通用性很强的高帧频面阵CCD实时显示系统,使用Verilog HDL语言编写CCD驱动程序,能够通过USB实时调整相机的工作参数,使相机工作在最佳状态,使用KAI340D CCD在205.6fps的帧频下测试,系统工作良好,满足了实验需求。     

高帧频面阵CCD实时显示系统设计

为了能够在特殊环境下拍摄到最优的图像,需要实时地调整相机参数,这要求实时显示拍摄的图像。使用FPGA配合通用Camera Link采集卡,设计了一套通用性很强的高帧频面阵CCD实时显示系统,使用Verilog HDL语言编写CCD驱动程序,能够通过USB实时调整相机的工作参数,使相机工作在最佳状态,使用KAI340D CCD在205.6fps的帧频下测试,系统工作良好,满足了实验需求。     

月球卫星CE-1三线阵影像数据的解算试验

利用"嫦娥一号"卫星上搭载的CCD立体相机获取的月面三线阵影像数据,再配合激光高度计(LAM)数据,经过摄影测量解算可以制作月面数字高程模型(DEM)和数字正射影像图(DOM)。本文采用两种方法对月球卫星CE-1三线阵影像数据进行了月面点坐标的解算试验,方法一是根据测控给出的外方位元素直接解算,方法二是对影像上提取的像点进行区域网平差解算,根据两种方法的解算结果,比较了各方法的精度,达到了预期目的。     

基于线阵CCD的瓷砖尺寸在线检测系统的研究

设计了一种基于线阵电荷耦合器件(CCD)的瓷砖尺寸在线检测系统。利用线阵CCD像机对生产线上瓷砖进行扫描,通过适当的图像处理算法得到瓷砖的各项尺寸参数,判别产品是否符合质量要求,并将数据记入数据库以便进行统计分析。用VC++6.0开发了应用软件,用来控制系统的自动运行。实验证明:该系统重复性实验标准差为0.05mm,满足用户需求。     

线阵相机的目标探测性能分析

从线阵相机的背景照度、目标照度和目标与背景的对比度等三个方面分析线阵相机的探测能力.通过仿真与理论分析,得出目标长度、扫描速率、像距、物距对极限探测速度有影响,并且目标长度、扫描速率、像距、目标速度对极限探测距离有影响.     

基于二次曲线的线阵相机标定技术

针对绕固定轴旋转的线阵相机,提出一种基于二次曲线的相机标定方法。该方法只需要相机在2个或更多不同的方位拍摄图像,通过相机的转动在每个方位拍摄多帧图像。靶标采用一个包含3个或更多二次曲线的平板。相机和靶标可以自由移动,不需要知道运动参数。通过坐标变换,把每个方位所拍摄的多帧线阵图像排列成面阵图像。从面阵图像中提取二次曲线作为标定基元,以此简化基元对应问题。仿真实验结果表明,该方法精度较高,鲁棒性较好。     

一种空间面阵CCD成像的曝光时间计算方法

提出一种基于图像质量评价的空间面阵CCD相机成像最佳曝光时间的自动计算方法。在对静止卫星CCD成像链路仿真的基础 上,利用改进的图像曝光估计算法确定出指定拍摄地点和拍摄时间的空间面阵CCD相机曝光的正常范围,通过筛选的图像质量评价指标计算出相应的曝光时间。实验结果表明,该方法所得曝光时间对应的图像质量是最佳的。     

星载焦面视场拼接TDI CCD相机成像质量及处理方法分析

本文分析卫星偏航角、相机积分时间、平台稳定性、姿轨误差对焦平面线阵采用视场拼接的TDI相机地面成像的影响,包括线阵、沿轨两个方向上的错位(点上的变化)与地面扫描轨迹方向上的影像畸变(线上的变化).针对CBERS-02B HR相机的卫星影像,研究地面解决偏航角引起图像错位的数据处理方法——基于地面影像的图像配准仿射变换纠正法.根据CBERS-02B HR线阵的地面配准试验,分析出了CBERS-02B卫星星上偏航角补偿精度与误差对图像质量的影响,及影像畸变产生的原因.     

提高CCD摄像头焦距测量精度的两种方法

简述了CCD摄像头测量航空相机焦距数值和检测实际成像面位置正确与否的原理和提高测试精度的方法.采用CCD摄像头接收被测相机所成的像,利用最小二乘法做曲线拟合和灰度矩法提高成像亮线中心的定位精度,从而精确地计算出像长值.实验和计算结果表明,两种方法对航空相机焦距数值的测试计算都有很高的精度,测试误差与理论误差(0.12%)相吻合;对实际成像面位置正确与否的检测判断结果完全相同,准确率达到100%.     

基于数字CCD相机的高速图像采集系统

介绍了一种基于线阵CCD相机的高速数据采集的方法和系统,该系统采用双CCD相机进行布站并对过靶物体进行拍摄,通过图像采集卡实现计算机对CCD相机的控制,并且完成数据的采集和存储,能够成功运用到高速运动物体的空间位置和速度检测方面,经试验,其实时性和高精度性能使其很好地应用到靶场的立靶精度试验中,极大地提高了靶场试验效果。     

CCD驱动电路设计对航空相机图像质量影响分析

CCD驱动系统作为航空数码相机的关键组件,直接关系到航空数码相机成像的质量.介绍了利用CCD专用外围芯片组来完成CCD外围电路的设计,并详细讨论了利用该芯片组设计大面阵CCD图像传感器外围电路时要注意的一些问题.从图像的质量和图像中出现的问题出发,来指导CCD驱动电路系统的设计,指出驱动电路设计和图像质量的相互影响关系...     

一种步进电机控制面阵CCD摄像机获取大视域目标图像的方法

文章提出了一种利用步进电机控制面阵CCD摄像机获取大视域目标图像的方法，该方法采用上下位机串行通信进行同步，下位单片机控制步进电机移动机械装置，上位PC机控制装置上的面阵CCD进行单帧图像连续采集。整个大视域目标的图像像素数据由每帧图像正中间数行的像素数据逐步填充而成，实现了大视域目标图像的自然无缝获取。实践证明，该方法获取的图像效果非常好，具有较强的实用性和推广价值。