热成像设备测试方法的实验及分析

设计了一种以信号标准化、温度控制精确化、结构微型化为要求的热成像设备关键指标测试方法。在实验室对噪声等效温差、最小可分辨温差、调制传递函数、信号传递函数等指标进行测试,对测试中的问题进行了分析,提出了在多种温度不同增益下测试噪声等效温差、利用神经网络算法在内多种算法提高分辨图像能力的方法,实验结果表明,方法有效可行,提高了对热成像设备检测的能力。     

机载稳瞄系统稳定精度与视距关系的研究

直升机在飞行过程中由于发动机和旋翼的强烈振动给机载稳瞄系统带来强烈扰动,严重影响光电系统的作用距离。在稳瞄系统伺服控制的补偿下,残余的扰动量可以用稳定精度来表示,稳定精度所表示的残余扰动量对视距的影响仍然不可忽视。稳定精度和作用距离是机载稳瞄系统的关键技术指标,找到稳定精度与作用距离之间的关系是机载稳瞄系统设计的关键。本文基于红外系统作用距离计算的原理,建立红外成像系统动态调制传递函数和动态最小可分辨温差的数学模型,并设计一套实验装置和实验方法,通过实验模拟直升机载稳瞄系统的扰动状态,测试红外成像系统的动态最小可分辨温差,根据最小可分辨温差曲线计算不同扰动量下红外成像系统的作用距离,最后分析出机载稳瞄系统稳定精度与作用距离之间的关系,为机载稳瞄系统稳定精度的设计奠定了坚实的理论基础。     

线阵TDI探测器成像中扫描速度偏差影响

线阵TDI探测器同步脉冲周期与扫描速度不匹配,会降低航空相机总体光学传递函数水平。分析扫描速度偏差与系统调制传递函数间关系,可为扫描系统设计与调试提供有效的评价准则。以某航空相机为例,介绍了线阵TDI探测器扫描成像原理,给出由扫描速度偏差计算系统运动光学传递函数的算法,并通过数值计算方法分析了扫描速度偏差对系统调制传递函数影响。实验结果表明,使用统计方法得到的系统运动调制传递函数计算结果与实际测量结果的误差在5%以内,可有效用于评价扫描速度偏差对运动调制传递函数影响。     

工业CT系统空间分辨力测试方法

介绍了工业CT系统空间分辨力的测试方法,研究了扫描参数对CT系统空间分辨力的影响规律。采用直接、间接测试方法分别测试了三套工业CT系统的空间分辨力。结果表明,在相同试验条件下,直接测试方法的测试结果要明显高于间接测试方法。最后,对试验结果及测试方法之间的等效关系进行了探讨。     

红外成像系统的调制传递函数测试

研究了刃边法测试光学系统调制传递函数(MTF)的原理,提出将改进倾斜刃边法用于红外成像系统MTF的测量。考虑刃边倾斜角度的测量误差和噪声干扰会引起红外系统MTF的测量误差,采用Canny算子、直线拟合和边缘扩散函数(ESF)重构行数变动等方法来提高MTF的测试精度;同时针对ESF与线扩散函数(LSF)提出有效的降噪算法来降低噪声对MTF测试精度的影响,从而系统地降低了MTF的测量误差。搭建了实验平台,以红外成像系统的理论模型和实测参数得到的MTF曲线为依据,实验验证了本文方法的有效性,测试分析了刃边倾角的变化对MTF测试精度的影响。实验结果表明:通过本文方法测试得到的MTF曲线的测试精度为0.010,测试重复精度为0.008,刃边倾角保持在2°~10°。实验结果显示:本文方法有效地降低了刃边倾角的测量误差和噪声干扰对MTF测试产生的影响,测试结果具有良好的重复性。     

一种空间相机偏流角间歇式实时调整方法

摄像时对偏流角实时调整,可以减小空间相机因偏航角姿态变化对成像质量的影响,可以延长一次性连续摄像时间并可以使用较多的TDI积分级数进行摄像。首先,对偏流角实时调整的需求进行详细分析并给出实时调整策略;然后,介绍了偏流调整系统的构成及实时调整的工作原理;最后,提出一种间歇式实时调整方案并进行了实现。实验结果表明：摄像过程中偏流角偏差值可以调整在4.2′以内,调整后误差不大于72.17″,一次调整时间小于1s,偏流角调整过程中图像的MTF值为99.67％。提出的间歇式实时调整方法满足摄像过程中,偏流角实时、长时间调整对图像无本质影响的要求。     

基于DSP的空间相机像移速度计算的研究

为了精确匹配地物运动在空间相机像面产生的像移,实现了以WGS-84坐标系下航天器位置向量及速度向量,航天器轨道坐标系下姿态角及姿态角速率作为输入参数的像移速度计算方法。首先,在原有像移速度计算模型的基础上选取了惯性坐标系,降低了求解轨道倾角和降交点经度的复杂性。并通过球面几何的余弦定理直接求解航天器与降交点相对地心夹角的余弦值,避免了原像移速度计算模型中通过判断卫星飞行方向和星下点纬度来求解航天器与降交点相对地心夹角的余弦值的过程。接着,将星下点的经度和纬度与FLASH地址有机的联系在一起,避免了访问高程数据时繁琐的查表过程。然后,通过分析像移速度残差对相机MTF的影响,评估了像移速度计算模型的可行性。最后,在TI的DSP上实现了像移速度计算的整个过程。分析及实验结果表明,像移速度计算残差为1.5‰,引起的相机MTF下降为1％,像移速度计算时间小于2ms。满足空间相机对像移速度的计算精度和计算时间的要求。     

人眼像差测量技术研究进展

眼睛由于内部结构的复杂多变,成像时伴随有大量的像差。用于测量人眼像差和视网膜成像质量的各种技术已经问世,然而至今还没有形成标准规范的眼像差测量方法。目前已经提出的眼像差测量技术有:阴影眼像差仪,Hartmann-Shack眼像差仪,干涉量度法和双程法,以及测量评估视网膜成像质量的人眼调制传递函数测量仪。详细回顾和描述了这几种技术的实验光路、实验原理和实验结果,同时在比较各种技术的基础上提出了眼像差研究的发展方向。     

外太空辐射对红外成像系统MTF的影响研究

总结了当前对外太空辐射环境的认识,结合红外成像系统信号传输的工作原理,阐述了外太空辐射环境对MTF的影响机理,得出了MTF曲线。     

一种实用的红外成像系统图像仿真方法

为了实现对红外成像系统静态性能计算机仿真评估,提出一种用于静态红外成像系统图像的生成方法。红外成像系统的调制传递函数（MTF）和噪声是系统图像的主要影响源,针对这一点,对系统调制传递函数和各类噪声源分别进行分析和建模,再根据红外目标和背景的辐射特性建立红外标准图像。通过模型的建立最终得到红外仿真图像,结果表明该方法具有很好的应用前景。