多通道TDICCD卫星遥感相机图像噪声分析与处理

为了解决多路时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)拼接遥感相机成像的噪声问题,提高载荷焦面电箱的成像信噪比和成像质量,通过分析噪声现象,发现多路TDICCD成像噪声的主要原因有两个:一是多通道TDICCD未能实现同时刻开启成像,使得成像电路电源出现高频纹波噪声且多通道噪声相混叠,这样对各通道CCD模拟信号造成干扰;二是电路中的DC-DC电源开关噪声扰动影响了CCD有效视频信号的采集。从工程研制实际出发,采取CCD通道之间共用统一的系统时钟,相同系统复位等措施对多TDICCD成像电路系统进行改进,抑制通道间成像串扰的发生,通过对主要干扰源DC-DC电源进行滤波处理与TDICCD端多点接地等方式,抑制电源噪声对TDICCD成像的干扰。对改进后的多通道TDICCD成像电路系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了TDICCD成像噪声,相机信噪比提高了2 dB,且外场成像质量高,可满足实际工程的需求。     

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。     

地面目标红外成像仿真系统的设计与实现

设计了融参数化模型输入、数据及图像仿真、结果处理与评价、成像显示与存储于一体,汇计算目标流场、温度场、红外辐射特性等结果为一体的地面目标红外成像仿真系统;利用该系统开展了车载发电机组舱红外特性仿真,并将仿真计算与试验测试结果进行了比对,结果表明仿真方法合理有效,地面目标红外成像仿真系统可应用于类似目标、不同工况、多种背景下的地面军事目标红外成像仿真分析.     

多光谱TDI-CMOS图像传感器读出电路设计

针对3D集成式多光谱TDI-CMOS图像传感器的数字化处理和高速读出需求,为了解决与TDICCD探测器的整体布局、物理尺寸和接口的匹配性和一致性问题,研制了适用于五谱段TDICCD的CMOS读出电路芯片。该读出电路芯片创新地设计了一种使用多相位ADC时钟、支持相关多次采样的新型列级单斜ADC电路结构,实现了TDICCD信号的数字化和高速输出,有效提升了探测器的动态范围和噪声指标。流片测试结果表明：读出电路芯片的功能正常,集成式TDICCD的成像效果良好,新型列级ADC工作正常,读出电路以最小9.5μs的行周期输出14 bit数据,相关多次采样具备降低输出信号噪声的作用,实现了TDICCD信号的高精度数字化处理和高速输出,满足3D集成式TDI-CMOS图像传感器的研制要求。     

机载平台红外探测设备减振技术

红外成像测量设备装载在飞机平台上测量地面目标,首先要解决的问题就是平台抖动及环境变化对设备稳定跟踪和成像清晰度的影响。本文针对机载平台抖动对设备跟踪测量的影响,采用被动隔离加主动陀螺稳定控制的技术,通过被动减振器隔离高频扰动,框架伺服系统抑制低频扰动,确保设备稳定跟踪、清晰成像。针对地面与空中环境温度变化对红外光学系统的影响,在光学镜头的设计中采用无热化补偿措施和调焦量补偿控制,确保设备清晰成像。通过仿真计算和外场测量证明,本文研究的减振措施合理有效,采用该措施研制的设备跟踪稳定、成像清晰,能够满足不同平台的挂飞测量任务。     

雷达/红外双模复合导引头抗光电干扰的数字仿真技术

导引头的抗干扰性能通常是通过地面实验来验证的。为了尽可能地仿真实际的干扰环境,需要研制大量的干扰设备和相应的仿真设备。而战场上的干扰环境又千变万化,技术发展十分迅速,这就要求仿真设备不断更新．极大地增加了研制周期和成本。探讨了导引头抗干扰的数字仿真技术,使抗干扰性能得到定量的评估。讨论了非成像光电寻的导引头的抗干扰数字仿真。     

地面景物模拟器的光学系统设计

为了使CCD立体相机与干涉成像光谱仪在发射前能够快速检测图像质量,设计并研制了一种应用于CCD立体相机与干涉成像光谱仪共用的地面景物模拟器光学系统.介绍了地检景物模拟器的光学系统方案,根据实际使用要求,确定了地面景物模拟器光学系统的设计参数.该系统焦距为150 mm,视场角为10°,空间分辨率为36lp/mm,光谱适应范围为0.48 ～0.96 μm.设计结果表明,地面景物模拟器光学系统对被检CCD立体相机与干涉成像光谱仪的图像质量几乎没有影响.其奈奎斯特空间频率上的MTF与CCD立体相机和干涉成像光谱仪的MTF值几乎一样.为验证光学成像探测系统CCD立体相机与干涉成像光谱仪的光机及电子学系统的状态是否正常提供了依据.     

星载SAR系统设计与仿真

以星载SAR为应用背景,研制了星载SAR系统设计与仿真软件SARSIMS。SARSIMS可以完成不同波段SAR系统的总体参数设计、总体参数分析、回波仿真,条带、聚束和扫描成像模式的成像以及SAR系统的仿真。SAR系统设计的可视化是SARSIMS的主要特点,斑马图交互设计减少了设计难度和设计工作量,提高了设计效率,保证了SAR系统设计可以满足不同的要求。     

基于信息理论的成像系统干扰效果评估

把信息熵应用于成像系统中,用端到端的互信息评价图像成像系统,研究成像系统的干扰设计方法.模拟系统设计参数,计算机仿真分析了三种性质的干扰对成像系统的影响,做出了基于互信息量的干扰效果仿真曲线.这对于光电对抗装备的研制、开发和效能评估具有一定的参考价值.     

适于空间TDICCD相机图像压缩的JPEG2000比特平面编码器

针对目前JPEG2000中最优截断嵌入式块编码器硬件实现效率低且占用大量资源问题,本文提出一种适于空间TDICCD相机图像压缩的JPEG2000比特平面编码器（BPC）。本文提出的BPC结构思想是基于数据路径详细分析来获得上下文窗口的。另外,使用自主研发的地面检测设备对采用本文提出的BPC结构设计的JPEG2000图像压缩系统进行实验。实验结果表明,使用本文提出的BPC结构CCD图像压缩系统可以稳定可靠地工作,BPC具有较高的工作性能,工作频率达到75MHz。压缩系统与传统方法相比较,平均PSNR提高了0.91dB。非常适于空间TDICCD相机的应用。     

红外成像系统仿真

基于红外设备外场试验可以获得很多系统参量,提出红外成像系统效应仿真应基于设备外场试验参量进行.分析了红外成像系统的像差效应、离焦效应、空间积分效应和噪声分布,分别就红外成像系统的光学系统效应和探测器效应进行了仿真.结合红外系统试验参量给出了红外成像系统效应仿真结果.     

长波红外成像制导仿真技术研究

随着新一代防空战术导弹武器系统及红外对抗技术的发展，红外成像制导武器系统的研制、改进和评定，以及相应的红外成像制导半实物仿真技术和红外目标／环境图像模拟器等关键技术已经成为军用技术仿真领域的热点。文中详细描述了长波红外成像制导仿真技术、红外液晶光阀、锗-硅正交偏振分束器、红外照明光学系统等。对基于红外液晶光阀的视频／红外动态图像转换系统研究，实验结果表明，输出的红外动态图像轮廓清晰、灰度丰富、响应时间最快为40ms，空间分辨率优于171／mm，性能指标已达到要求。     

星载TDICCD 相机方位扫描像移模型研究

在应用坐标系变换方法实现星载TDICDD 相机星下点扫描像移模型的基础上,将45旋转扫描反射镜（以下简称45镜）用于TDICCD 相机成像以扩大扫描视场。首先深入分析了45镜的成像特性及K 镜消像旋的原理,并利用Matlab 对K 镜消像旋效果进行仿真,验证了加入K 镜的合理性。然后利用45镜及K 镜对光矢量的转换矩阵,建立了TDICCD 相机方位扫描时的像移模型,为后续像移分析提供理论依据。     

侧摆成像下多片TDICCD拼接相机分段异速研究

针对多片TDICCD拼接相机,为提高其在侧摆成像时的成像质量,减少系统设计难度,提出了不同成像加载参数时的行频调整模式。推导出相机侧摆时拼接TDICCD各像元的行频求解公式,建立侧摆角度与行频的关系式。以调制传递函数（MTF）作为评价相机成像质量的指标,详细分析在侧摆成像时对不同积分级数的分段异速调整方式。结果表明,侧摆成像时为满足系统对传递函数下降不超过5%的要求,侧摆角度越大,积分级数越高,行频调整越复杂,反之越简单。在积分级数不超过64级、侧摆角度不超过40°时,工作方式可以简化为按照相邻两片TDICCD同一行频工作,该结论对实际工程应用和设计具有指导作用。     

航空红外相机成像故障仿真研究

本文基于光学相机成像效应仿真模型，提出了一种航空红外相机典型故障效应仿真方法。在对航空红外相机的光学系统、探测器、电子电路信号对成像效应进行深入仿真的基础上，对不同类型成像故障效应进行了模拟，采用典型故障的成像表现评价指标进行全面验证评价。研究结果表明：基于红外相机成像效应的仿真模型可有效模拟多种故障成像效应，能对装备的使用维护、试验鉴定中的故障的初步分析发挥重要的指导作用。     

MATLAB在高低温仿真试验中的应用

利用MATLAB的S-函数与Simulink模块,编制高低温环境试验设备中的单部件仿真模块并链接为仿真系统,以此来对高低温环境试验进行数字仿真,并给出实例与对比分析.     

红外动态场景图像质量评价理论概述

红外动态场景生成器是红外成像制导半实物仿真系统中的关键设备,红外动态场景生成器所产生红外图像的质量直接关系到仿真系统实验的质量.随着红外动态场景生成技术的发展,需要对产生的红外场景的质量进行全面评价.针对各种类型的红外动态场景生成器的性能进行分析,建立红外动态场景图像质量测试评价理论模型.该模型中主要的测试指标包括时间...