气动光学效应光电校正方法研究

采用红外成像寻的精确制导体制的高速飞行器在大气中以高超音速飞行时。头罩周围的高温激波流场将产生气动光学效应,这种效应严重影响了导引头对目标的探测、识别与跟踪,必须对此采取措施进行校正。文中介绍了气动光学效应的光电校正方法,包括基于波前检测与基于像清晰化校正以及高频微型光电子校正等自适应光学校正、图像帧频与帧积分时间自适应变化校正和光学与图像处理综合校正等方法,并对各种方法进行了比较分析。     

气动光学效应校正技术初步分析

为了对付空中新一代威胁,未来的防空导弹具有高速高加速,高精度光学探测和侧窗探测与控制等特点。文章分析了新一代防空导弹红外成像导引头侧窗探测气动光学效应产生的机理,并结合弹上末制导的特点,在对国内外文献综合分析的基础上,提出了气动光学效应校正技术途径,主要包括：焦面优化技术,自适应变帧频变积分时间的快速红外成像技术,背抑制技术和综合模糊识别技术等。     

气动光学效应像素偏移图像校正方法研究

针对气动光学效应引起的图像像素偏移问题,提出了一种基于特征点配准的校正方法,并建立了像素偏移的数学模型。由于高速流场引起的像素偏移具有很强的随机性和非线性等特点,该方法在根据序列多帧图像的像素点偏移变化的统计规律获取原图像的像素点初始位置的基础上,采取二阶非线性函数模型来拟合畸变图像的像素偏移量,从而实现对各帧畸变图像的像素偏移校正。在微机上进行了仿真校正实验,结果表明该方法有效。     

气动光学效应图像恢复IBD算法研究

采用迭代盲目反卷积进行气动光学效应图像恢复研究,编制了相应的计算程序,获得了恢复图像和相应的气动光学效应降质过程的点扩散函数,同时讨论了共轭梯度CG算法在盲目反卷积图像恢复计算过程中的收敛性,并提出算法策略。     

基于流动控制的超声速混合层气动光学效应校正方法研究

利用大涡模拟方法对受周期性控制的超声速混合层进行数值模拟,揭示出受控涡结构的特性;使用光线追踪方法计算光束穿越受控混合层流场产生的气动光学波前畸变。通过对受控涡结构特性的分析,提出了一种气动光学效应校正方法,并以不同控制周期下的超声速混合层为例,对设计的校正方法进行检验。结果表明:对于受周期性控制的超声速混合层,按照校正方法获取的波前补偿信号能够使气动光学波前畸变的幅值降低50%以上;指出混合层流场中涡结构的规整程度是影响畸变波前校正效果的关键因素。     

气动退化图像的改进复原算法

针对气动光学效应引起的图像模糊退化导致复原处理困难的问题,提出了一种气动退化红外图像的改进复原算法。具体做法是:在假设退化图像的点扩散函数服从高斯分布的前提下,对图像进行带参数维纳滤波,在此过程中,使用图像清晰度评价函数作为复原效果的评价实现了算法中参数的最优化。通过多组仿真实验和算法的对比分析表明,算法较好地保持了图像细节,较好地恢复了图像质量,实时性较好。     

气动光学效应红外序列退化图像优化复原算法

从时间序列退化图像中依次连续取两帧图像来估计湍流瞬态点扩展函数,将约束优化原理应用在气动光学效应退化图像的复原过程中。针对气动光学效应湍流点扩展函数复杂多峰、随机多变等特性,在点扩展函数的估计过程中,采用保凸峰等优化策略,将点扩展函数离散值的计算转化为基于松弛迭代的最优化估计,通过极小化准则函数估计点扩展函数值,进而恢复退化图像。实验结果表明,本文方法复原效果好,速度较快。     

基于周期激励流场的气动光学效应自适应校正

通过外加周期激励对气动光学流场中相干结构的发展进行相位调制，从而获得近似周期变化的畸变波前时间序列；通过计算各相位角畸变波前的平均值，并将其共轭波前作为相应时刻的校正信号应用于畸变波前的自适应校正。对比校正前后的近场相位分布以及远场Strehl比发现：该气动光学校正方案能有效地消除相干结构产生的大尺度波前相位畸变，同时提高远场的Strehl比。     

气动光学自适应校正研究进展

自1982年Gilbert明确提出气动光学问题以来的理论和实践研究表明:气动光学畸变已严重影响机载/弹载激光能量系统及激光信息系统的性能。但是,由于气动光学畸变的高时间、高空间频率特征,现有的反馈控制自适应光学系统控制带宽尚不能满足高频气动光学波前畸变实时校正对系统带宽的需求。通过梳理近30多年来人们致力于气动光学自适应校正所做的机理、测量、校正等方面的标志性研究工作,以明确气动光学研究的问题、现状及未来的研究思路,从而为广大气动光学研究者提供理论和技术参考。     

光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟

以红外成像制导技术在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟.应用雷诺平均NS方程并选取了适当的湍流模型,对凹窗、凸窗和球头3种光学头罩的高速飞行器绕流流场进行了数值模拟,得到了绕流流场密度分布;研究了脉动流场引起的气动光学传输效应的计算方法,应用几何光学、物理光学和统计光学方法进行了光学传输效应计算,得到了点扩散函数,即像面光强分布.通过瞄视误差、Strehl比、含能半径等气动光学效应参数描述了流场引起的成像畸变,并分析了不同外形、飞行状态和光学系统参数对光学传输效应的影响.     

基于聚类字典的图像超分辨率重构算法

针对图像超分辨率(SR)重构在空间邻域选取过程中 细节特征易被大幅度特征分量淹没的问题,提出 一种基于聚类字典的SR重构(DD-NE)算法。图像SR重构是利用信号处理方 法来提高图像分辨 率,针对NE算法在空间邻域选取时细节信号易被大幅度信号淹没的问题,对输入图像及邻域 利用聚类字典进行 稀疏分解。从大、小幅值表示系数中分别重构大、小幅度特征子图,保护邻域计算中的小幅 度特征,并将 低分辨率(LR)图像库及输入图像使用聚类字典表示。细节信号以字典原子的形式得到表达 ,空间邻域度 量转换为字典原子间的度量,从而细节特征对邻域的选择更加准确。实验结果表明,相对于 NE算法,本文算法图像SR 重构的峰值信噪比(PSNR)值平均提升了1.1dB,有效改善了重构效果;重构时间仅为NE算法的30.9%。     

不同天气条件下户外场景图像生成方法研究

大气介质和天气条件的变化使户外场景图像的生成相当复杂。文中分析了不同天气情况下大气介质对成像的影响,给出了由天气参数：拍摄时间、日出、日落时间、温度、风速、相对湿度、太阳照度等计算湍流大气调制传递函数MTEsc,由能见距离和光程计算气溶胶调制传递函数MTFa的方法,由两者的乘积得出总的大气传递数MTF,再利用大气传输理论,由总调制传递函数生成不同天气条件下的图像;文中还给出了图像生成的具体流程。实验表明：模拟生成的图像与实际拍摄的图像非常接近,获得了满意的实验结果。     

离散余弦变换和全息技术相融合的图像压缩感知重构

为了获得理想的图像重构效果,提出一种基于离散余弦变换和全息技术相融合的图像重构算法。首先采用离散余弦变换对图像进行分解保留少数的低频分量,从而构建压缩感知的稀疏基加快重构速度,然后采用全息技术对图像重构结果进行处理,提高图像重构效果,最后采用仿真实验测试算法的性能。实验结果表明,相对于当前经典图像重构算法,本文算法不仅提高了图像重构质量,而且加快了图像重构速度,具有较好的实际应用价值。     

基于波前像差的图像质量评价方法研究

图像质量评价的研究已成为图像信息工程的基础技术之一。由于图像的最终接受者是人,所以评价图像质量应反映出人类的主观视觉感知。为构造一种符合人眼视觉特性的图像质量评价方法,利用点扩散函数针对人眼建立了含有波前像差信息的图像视觉评价模型,并用此模型分别对添加不同噪声的图像进行图像质量评价。实验结果表明,该方法是可行的、有效的,不同的人眼对同一幅图像的评价存在有差异,人眼波前像差越小观察到的图像越清晰。该方法不仅能够在评价图像质量时准确反映人眼的主观感知,而且能够直观地呈现不同人眼实际看到的图像。     

基于局部交叉熵的图像匹配跟踪算法

交叉熵值的大小反映了模板图像与实时图像之间的信息量差异大小,从平均意义上来表征模板图像与实时图像之间的信息量差异量。为了解决机裁成像光电吊舱系统中的图像辐射失真和几何失真问题，提出了基于局部交叉熵的图像匹配跟踪算法。由于交叉熵值最小准则有利于信息量丰富的图像匹配，因此该算法不仅具有抗噪能力，而且具有良好的抗辐射失真和抗几何失真的能力。仿真试验表明：在辐射失真情况下，该算法具有稳健的匹配跟踪能力，适应能力强，是一种很实用的匹配跟踪算法。     

模糊多准则核磁共振图象重建技术

本文提出一种适合核磁共振频谱数据成象的多准则优化成象算法，我们根据数字图象品质价价的模糊性，从模糊数字理论出发，提出一套模糊指数函数，而这些准则函数，经过一系列数学处理，可以把空间域的多准则的问题转化为频域处理，从而推出一种快速，有效的成象算法。     

基于Fuzzy—Shrink算法改进的图像去噪方法

提出一种对Fuzzy—Shrink算法的改进图像去噪方法。该方法首先结合NSCT邻域信息和空间信息构造模糊特征,通过该模糊特征模拟NSCT变换尺度内邻域系数的相关性,再构造出模糊隶属度收缩函数对遥感图像进行去噪。仿真实验结果表明,本文提出的方法与Fuzzy—Shrink（DWT）,AntShrink（DWT）去噪方法,Sure—let（DWT）去噪方法相比能够有效去除遥感图像的高斯噪声,较完整的保持图像的边缘等细节信息,提高了图像的峰值信噪比,图像视觉效果也有明显改善。     

基于红外辐射偏振成像的目标三维重建方法

三维重建技术已在工业自动化领域得到了广泛的应用,但对于工业生产线中玻璃、锻造件等表面结构单一、高反光、无纹理的高温产品,利用传统的三维重建方法得到的三维重建结果往往不准确.这些高温物体会产生红外偏振自发辐射,提出了基于红外辐射偏振成像的目标三维重建方法.首先建立红外偏振辐射模型,分析目标表面红外辐射偏振态与目标表面法向...     

Image registration using a point-line duality based line matching method

In the paper, a Point-Line Duality (PLD), i.e. a line in the image (x–y) space corresponds to a point in the dual (θ–ρ) space, based line matching method is proposed for image registration. First, edge points are detected in a template image and a target image. The edge points are linked and segmented into chains. The chains are fitted to lines, and the lines are mapped to dual points in the dual space. To improve stability and efficiency, a point merging algorithm is proposed to deal with the fragmentary line segments that should belong to a single line. As a result, a line matching problem is converted to a point pattern matching problem. Finally, a point pattern matching algorithm is proposed to determine registration parameters and to determine matched line pairs. Experimental results demonstrate that the proposed method is effective for images under rigid body transformation, occlusion, and illumination change.     

基于NSCT的图像拼接算法

为了提高图像拼接的速度和拼接图像的视觉效果,提出了一种基于非下采样轮廓波变换的图像拼接方法.首先利用角点检测算法获得待拼接图像的匹配点,选取以匹配点为中心的空间频率最大的一定大小的子图像为模板,利用流形上的优化算法求解变换参数;再将待拼接图像分解为不同尺度和不同方向的子频带图像,在变换域进行对应的拼接;最后利用重构算法将拼接的各个子频带图像进行反变换,得到最终的拼接图像.实验表明,此方法速度更快,视觉效果更好,拼接后的图像更加自然,过渡更平滑.