光通信终端中编码器信号正弦性的EMD修正

为了抑制编码器莫尔条纹正弦性偏差引入的细分误差,保证光通信终端的捕获、对准、跟踪（APT）精度,设计了基于经验模态分解（EMD）的正弦性修正方法。首先,分析了莫尔条纹正弦偏差给系统带来的细分误差并给出满足工程需求的正弦性阈值。然后,在阐述了EMD分解原理的基础上,给出了基于EMD的正弦性修正方法,该方法利用编码器自身粗码信息计算转速,从而确定精码莫尔条纹信号的基波频率值,并采用EMD分解在原始信号中提取与该值相匹配的模态分量。最后,对该方法进行了原理和转速自适应性仿真,并应用在去掉光学滤波光阑后的粗瞄回路编码器中。仿真及实验结果表明：各种转速下,修正后的莫尔条纹正弦性均〈0.85%,满足细分要求;修正后精码译码结果光滑,编码器测角精度维持在1＂以内,满足终端对准精度要求。     

大口径红外光学系统透过率测量装置

针对大口径红外光学系统的整机透过率测量难题,提出了基于图像灰度的单通道红外透过率测量方法,搭建了大口径红外光学系统整机透过率测量装置。首先,将黑体和靶标按照指定位置关系放置于待测红外光学系统的焦平面处,将红外热像仪放置于待测红外光学系统的入光口,采集被测系统的辐射图像;接着,将黑体放置于红外热像仪前,采集黑体辐射图像;最后,分别计算被测系统辐射图像均值和黑体辐射图像均值,二者比值即为被测系统的透过率。以某型大口径红外光学系统作为被测系统,开展了红外透过率测量实验。实验结果标明：本文方法测量值与设计值的绝对误差为0.85%,对测量结果不确定度进行分析,测量精度约为1.04%,测量方法可行。此方法测量过程简单,为大口径红外光学系统的整机性能评估提供了有效手段。     

大面阵高帧频CMOS成像电子学系统设计

为了满足大面阵高帧频CMOS探测器成像系统的设计要求,设计了基于GMAX0504探测器的CMOS成像系统,实现高帧频、大视场的成像需求;采用DDR3-SDRAM和NAND-FLASH,解决了图像数据存储速率与容量的瓶颈问题;通过图像处理的方法,提高了图像动态范围、信噪比(SNR)与调制传递函数(MTF)的设计指标;通过图像实时像元校正,提高了成像系统的光响应非均匀性(PRNU)指标。实验结果表明,图像信噪比(SNR)平均值为44dB,接近探测器的最大信噪比(SNR);光响应非均匀性(PRNU)均值为1.4%,满足成像需求。该CMOS成像系统设计结构可应用于更大面阵CMOS成像系统,为工程应用提供了保障。     

基于LM98640的TDI-CCD暗场扣除方法

为了实现相关双采样模式下,视频处理器LM98640的暗电平扣除功能,设计了数字暗场扣除方法。通过获得TDI-CCD的暗场数据,进行统计分析,估算当前条件下的真实暗电平水平;通过设置LM98640的偏置寄存器,实现暗电平的模拟扣除功能;通过暗场灰度动态检测和实时更新设置,保证暗场在不同的温度水平下具有0～3的灰度均值;通过时序控制,保证偏置参数加载不影响图像内容;通过偏置参数功能分区,保证暗场扣除和偏置调整功能的完整性。实验结果表明,该方法在TDI-CCD成像系统长时间工作时,能有效控制暗场均值在0～3量化灰度范围。通过检测更新扣除机制,实现了对噪声的帧扣除,避免了行扣除不准确带来的噪声,有效降低了沿轨方向高频分量。     

基于大气程辐射比例修正的红外辐射特性测量

大气程辐射是影响目标红外辐射特性测量精度的重要因素之一。本文利用大气程辐射修正因子修正大气程辐射值以提高其测量精度。首先,给出目标红外辐射特性测量模型,然后,提出利用大气程辐射修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将一定距离下实际测量的大气程辐射和MODTRAN计算的大气程辐射之比定义为大气程辐射修正因子,最后利用该修正因子对其他距离的MODTRAN计算的大气程辐射进行修正并进行目标的辐射反演,获得目标辐射特性。本文利用中波红外摄像机和小面源黑体开展目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明,本文方法较传统方法可以在一定程度上提高目标辐射特性测量精度,将精度提高2%左右。     

结合MSER与HSOG的目标局部特征提取

针对SIFT在视点变化下对物体几何特征描述的缺陷,本文提出一种结合最稳极值区域检测和改进的二阶梯度直方图描述子的目标局部特征提取方法。首先,采用一种新的最稳定度判断准则,提高了不规则形状区域和模糊条件下的检测效果;然后,利用改进的二阶梯度直方图提取MSER区域的局部特征描述子,采用高斯函数加权的方法考虑了不同像素对区域中心像素的影响,提高了稳定性;最后,通过标准测试图像和实际拍摄图像的匹配对算法进行验证。实验结果表明,本文方法在视点变化下仍能获得70%以上的匹配率,匹配效果优于SIFT。本文方法相比于传统方法检测效果更为稳定,对于不规则形状区域仍有较好的检测效果,适用于视点变化下的目标匹配。     

利用大气修正因子提高目标红外辐射特性测量精度

提出了利用大气修正因子修正大气透过率来提高测量目标红外辐射特性精度的方法。建立了目标红外辐射特性测量模型,给出了基于大气修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将短距离大气透过率实测结果和MODTRAN模拟计算的大气透过率之比定义为基础大气修正因子,然后依据长距离与短距离的不同数量关系得到增强大气修正因子,最后利用该因子对MODTRAN计算的长距离大气透过率进行修正并进行目标的辐射反演,从而获得目标辐射特性。对中波红外摄像机进行了定标,利用中波红外摄像机和面源黑体开展了目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明,利用大气修正因子修正大气透过率的目标辐射测量方法得到的目标辐射特性测量精度在8%左右,高于传统的利用MODTRAN计算方法得到的20%的测量精度。得到的结果显示本文方法较传统方法较大程度地提高了目标辐射特性测量精度。     

遥感相机动态调制传递函数与时间延迟积分CCD行周期误差的关系

考虑推扫式遥感相机中的时间延迟积分(TDI) CCD行周期误差对成像动态调制传递函数(MTF)影响较大,且积分级数越高影响越大,本文分析并推导了存在行周期误差时TDICCD推扫成像的动态MTF数学模型并进行了仿真验证.首先,介绍了典型的TDICCD的电荷行转移时序,分析并推导了该时序下单级和多级积分级数时的采样窗口函数以及该时序下TDICCD的行周期误差率与动态MTF之间的精确函数关系,并指出本文推导的精确函数比传统函数多一个非线性参量.然后,进行了仿真实验.结果表明:行周期误差率△T/T=0时,该时序下的TDICCD在Nyquist频率下的动态MTF为静态MTF的0.6325倍(TDICCD相数b=4),显示得到的动态MTF与行周期误差率关系曲线较传统方法得到的曲线有明显差异且动态MTF值要高于后者.最后,给出了在不同积分级数下、5％动态MTF下降率指标要求时的行周期误差率最大容许值.