全息术及光学信息处理

0309443复杂场景微波辐射图像的模拟[刊]/黄全亮//红外与激光工程.—2003,32(1).—87～91(E)模拟生成微波辐射图像是为了用其作地形匹配制导中的基准图。文中分析了光学图像和微波辐射图像之间的几何关系,讨论了光学图像的分割、识别及表面方向获取的方法,论述了地物表面温度、亮度温度、视在温度、天线温度和天空温度之间的关系,并在此基础上提出了一种模拟生成复杂场景微波辐射图像的方法。仿真结果表明,方法完全可行。参8     

地基毫米波辐射图像模拟生成方法的研究

分析了照相机和地基毫米波辐射计的成像机理，讨论了光学图像的分割和识别方法，论述了地物表面温度亮温、视温、天线温度和天空温度之间的关系，并在此基础上提出了一种用可见光图像模拟生成毫米波辐射图像的方法，该方法用于制作地图匹配制导中的基准地图，图像模拟的结果表明，该方法完全可行。     

基于稀疏采样与级联字典的微波辐射图像重构方法*

针对微波辐射测量成像系统在一次观测中所采集的数据量大,基于奈奎斯特采样的常规,微波辐射成像方法难以实现高分辨率要求。本文在挖掘微波辐射图像多结构信息可压缩的基础上,利用随机观测矩阵对微波辐射图像进行线性压缩投影,减少数据采集量,降低系统的复杂性。考虑微波辐射图像具有多结构形式,采用单一的正交基难以稀疏表示复杂场景的微波辐射图像,利用全变差分和小波的级联字典对微波辐射图像进行稀疏表示,然后用OMP 算法重构微波辐射图像。仿真实验结果表明:级联字典重构微波辐射图像的性能优于单一正交基。     

地物微波辐射亮温的图像模拟方法

微波辐射亮温图像的模拟在被动遥感领域中具有重要意义。该文根据射线追踪的思想提出了一种三维场景微波辐射图像的模拟方法:亮温追踪法。分析了模拟时必须考虑的天空背景辐射、多次反射造成的极化旋转以及天线平滑作用等影响因素,最终建立了微波辐射亮温图像的模拟方法。应用此方法对典型目标进行了试验模拟,并对模拟结果所表现出的微波辐射现象进行了分析。为验证模拟方法的可靠性,该文对楼层建筑以及飞机跑道等实际场景进行模拟,模拟结果与实地测量图像取得了很好的一致,表明此方法完全可行。     

基于端到端网络机制跨域稀疏SAR与光学图像精准匹配方法

由于合成孔径雷达(SAR)和光学图像两种模态之间存在显著的几何和辐射差异,传统方法难以实现SAR与光学图像的精准匹配。文中提出了一种基于端到端网络机制的跨域稀疏SAR与光学图像精准匹配方法。该方法首先预测每幅图像中最适合匹配的区域,然后通过多尺度特征空间互相关运算生成匹配热图,最后将匹配热图分为正匹配和负匹配来消除异常值,实现SAR与光学图像匹配的精确匹配。实验结果表明,所提方法性能指标优于已往SAR与光学图像匹配方法,可用于大规模场景的精确匹配,利于提升光学卫星图像的地理定位精度。     

基于混合稀疏基字典学习的微波辐射图像重构方法

目前的微波辐射测量成像系统在一次观测中所采集的数据量大,基于奈奎斯特空间采样及常规微波辐射图像重构方法难以实现高分辨率要求。该文针对微波辐射干涉测量在频域中进行,采用傅里叶最优随机抽取的超稀疏干涉测量(低于奈奎斯特采样)对微波辐射图像进行线性压缩投影,降低数据采样。考虑微波辐射图像在总体差分域和小波中都具有可压缩特性,提出总体差分和小波混合正交基的K-SVD字典学习微波辐射图像重构模型,利用Bregman和交替迭代算法求解该模型,重构线性压缩投影信息从而获得微波辐射图像。仿真实验表明,该文提出的算法在微波辐射图像重构效果、噪声稳定性上优于DLMRI算法和GradDLRec算法。     

毫米波辐射图像的融合研究

微波辐射计具有全天时全天候的工作能力,可提供红外、可见光不能提供的信息。然而提高微波辐射图像的质量是一个急需解决的关键问题。针对简单场景,研究了波段相差极大的多传感器图像的融合算法,提出利用小波变换将基于光学的模拟毫米波图像和实测毫米波辐射图像的相关信息进行融合,合成的图像可作为精确制导中地图匹配的标准地图。仿真结果表明：融合图像包含了模拟图像和实测图像的更多互补信息,在一定程度上提高了图像的分辨率。     

医用图像的高分辨率化

虽然微波CT是直接测定阻尼常数和相位常数的分布,但这些常数是一味地根据比介电常数和导电率来确定。因而,微波CT被称为测定组织复变介电常数分布的装置。另外,组织复变分电常数显示温度依赖关系,因此,根据温度变化前后所摄的微波CT图像的差值运算,也可进行温度变化量的图像测定。有人主张利用电磁波的生物体成像是适合于检测生物体组织的组成变化,作者认为“微波CT基本上是对生物体内温度变化量进行图像测定的技术和装置。”所开发扫频雷达方式的微波CT在测定模型的基础实验中确认了约1cm的空间分辨率和0.7℃的微小温差计测能力。但因为测试装置是验证原理用的样机模型,所以其测定时间长达100min,这在实际使用中是不允许的。其主要原因是因为其系统结构只有一对收发信号的天线,所以在一点一点地     

FY-4辐射计红外图像的仿真技术方法研究

研究了FY-4辐射计红外图像的仿真技术方法.考虑地表经纬度、海拔高度、地表区域类型、大气辐射传输等因素的影响,建立了地表区域温度模型和红外辐射亮度模型,计算得到FY-4辐射计接收的地球表面红外辐射亮度分布;研究辐射计成像中几何畸变的空间响应特性,建立空间转换模型,模拟生成了符合FY-4辐射计空间分辨率指标的红外视场图像.结果表明,仿真生成的红外图像效果逼真,可用于FY-4辐射计技术指标的验证和成像效果的评价.     

自然地表红外图像的模拟

自然界的地表是非常复杂的,影响其温度分布和红外辐射特性的因素很多,如地表的起伏、土壤类型、植被类型、土壤湿度和气象条件等.要精确计算自然地表的温度和红外辐射特性,生成红外图像,必须建立考虑各种影响因素的三维传热传质模型.这种方法要花费大量的计算时间,是不实用的.文中利用一维模型的计算结果并结合随机模拟方法,针对具体自然地表(不同植被、裸露地表等)的实际红外辐射强度的相关长度、均方根误差以及相邻像素点的空间距离,模拟生成了自然地表的红外图像.探测器的视场和视角对观察到的图像影响是很大的,对同一地面区域,使用不同视场的探测器观察,得到的图像不同,即使使用同一探测器,如果用不同的视角观察同一区域,得到的图像也是不同的.因此文中根据不同的红外探测器视场以及同一探测器的不同的视角,将该图像转换成了红外探测器视场内的图像,分析了对应不同视场和视角的自然地表红外图像的特征.     

Approach to Generate Radiometric Images

A new technique to generate radiometric images from the optical images is introduced in this paper. This technique can be applied in generating the source images for purpose of image-matching navigation. For comparison, two radiometric images are presents, one is imaged by a 8mm ground-based radiometer and the other is generated by this technique.     

Removal of terrain effects from SAR satellite imagery of Arctictundra

Synthetic aperture radar (SAR) images of the Earth's terrestrial surface contain geometric and radiometric image effects which are caused by varying terrain elevation and slope. The radiometric effects tend to mask signal variations caused by other physical variables such as soil moisture and surface vegetation type, which are known to influence SAR backscatter signals. As a result, raw SAR images are of limited use in classifying surface vegetation type or quantifying the spatial distribution of soil moisture in regions of terrain relief, The authors present a technique for removing radiometric terrain effects from SAR images. Image correction was carried out in two steps. First, an existing modeling package was used in combination with digital elevation data in order to map the raw image pixels onto a geodetic coordinate system, thereby removing the geometric portion of the image distortion. Radiometric effects were then removed with the aid of a backscatter model which treats the reflected radiation as a combination of diffuse-Lambertian and specular components. Parameters in the backscatter model were determined by comparing two C-band SAR images of a test area in a region of Arctic tundra which were taken from ascending and descending orbit tracks of the ERS-1 satellite. The ascending and descending images displayed reductions in pixel value variance of 30% and 13%, respectively, after processing. Direct comparison of the two test area images reveals a dramatic improvement in image similarity after processing     

一种基于数字地形的雷达模拟器设计

雷达图像仿真是雷达系统模拟的一个重要方面,以数字地形为基础产生逼真的雷达图像,是雷达图像仿真的一个热点研究领域。探讨了一种基于软件化的以数字地形为基础的雷达图像仿真方案,通过在预处理阶段对数字地形格式和地形纹理进行转换,有效提高了运行时的数据加载速度和图像生成逼真度,并详细论述了模拟器的结构及软件的设计方法。仿真表明,该方法产生的图像逼真,实时性好,为工程实践提供了一种新的可行的雷达图像仿真方法。     

Microwave holographic interferometry

Microwave holography is an extension of the optical holography to the microwave field. In fact, by using a well-known characteristic of the holographic process, it is possible to record the hologram at frequencies very far from the optical region (microwave) and to reconstruct a visible image by laser light. This paper describes the experimental apparatus and the technique used for obtaining a satisfactory optical wave reconstruction from microwave holograms. The resolving power of the system which was experimentally tested, and visible images of microwave transparencies and of a back scattering object are given. As an alternative application of the microwave holography together with the optical wave reconstruction, in this paper, extension of holographic interferometry to the microwave region is suggested, and the visible image of a deformed object crossed by fringes due to microwave interference is also shown. This technique can find applications, for instance, in the mapping of the earth's deformations or in that of the tides. Different aspects of the microwave holographic interferometry have been also discussed.     

基于级联变换的光学和SAR图像配准算法

针对光学和SAR(Synthetic Aperture Radar)图像配准中存在明显辐射和几何差异的问题,提出了一种基于级联变换的多源遥感图像配准方法.首先,利用灰度变换提取光学和SAR图像间的稳定结构特征,去除辐射差异性;然后,提出一种新的加权对数极坐标变换算法,解决图像间全局几何差异性,保证算法的尺度和旋转不变性,并初步得到整体的平移量;最后,通过局部几何变换,得到一系列的匹配点对,构建薄板样条模型,实现图像的精确配准.实验验证了算法去除辐射差异性和获得全局几何变换参数的能力,与传统的多源图像配准算法相比,基于级联变换的配准算法鲁棒性好,配准精度高.     

基于图像处理的光电传感器光路检测与调整方法研究

提出了一种基于图像处理的反射式强度调制型光电传感器光路调整方法.考虑了光源光阑等器件对光路的影响,利用面阵CMOS器件采集传感器出射光斑的图像,并通过图像处理的方法分别计算光斑的几何中心与能量中心,得到偏心误差值,以此为依据调整传感器光路,达到改善光斑光强分布的目的.文中对测量系统、调整方法、光斑参数计算等做了详细说明,并给出了调整前后的光斑图像.试验结果表明,这种方法的测量原理简单、测量精度高,可以有效地改善传感器的光强分布状况.     

自然地面背景红外图像生成方法研究

文中介绍了一种利用划分地物区域单元和地物特征生成红外热图像的方法。获得地物区域的方法有两种：一种是针对一定的地面背景,借助于可见光图像数据,利用图像分割将地面背景按地物类型分为若干局部区域单元并进行单元类型编码;另一种直接利用计算机的构造出不同的地表区域并编码。然后根据典型地物热模型和地表辐射-统计模型,分析局部区域内 的辐射统计模型,分析局部区域内的辐射起伏,完成局部区域的纹理处理,生成比较逼真的