Isight环境下基于视轴抖动误差的镜头结构优化

为了在机载振动环境下获得满足光学性能指标要求的偏振成像光谱仪镜头的最佳结构性能,建立了基于视轴抖动误差的优化模型,并在Isight集成优化环境下对该模型进行了求解。首先,阐述了视轴抖动误差影响光学系统性能的原理并根据光学系统模型和指标需求设计了镜头的初始结构;其次,推导了视轴抖动误差的计算方法并建立了基于视轴抖动误差的优化模型;最后,在Isight环境下,使用多岛遗传算法对优化模型进行了求解。结果表明:在满足镜头视轴抖动误差的要求下,镜筒质量降低了17.4%,镜头光学系统传函为0.4（77 lp/mm）,满足设计指标要求。提出的优化方法引入镜头视轴抖动误差作为优化约束,拓展了光机结构优化的内涵,为同类结构的优化提供了新的思路。     

气压对车载光电系统成像质量影响的仿真研究

为了研究气压对车载光电系统成像质量的影响,在分析气压变化对光电系统离焦影响的基础上,建立了气压引起光电系统成像模糊的数学模型。通过建立某轮式火炮瞄准镜的光学系统模型,并设置不同的环境气压对系统模型进行仿真分析,最终得到了不同气压下该瞄准镜的成像仿真图像。利用灰度平均梯度法对仿真图像进行评价,并得出结论:环境气压越低,图像越模糊,该瞄准镜的成像质量越差。此研究对新型车载光电系统的环境适应性设计具有重要的参考价值。     

可变光照条件下动态图像灰度校正方法研究

在可变光照条件下成像会出现灰度误差失真,为了提高在可变光照条件下动态图像的成像质量,特进行灰度校正,故提出一种基于色差补偿和白平衡均衡处理的可变光照条件下动态图像灰度校正方法。对可变光照下的动态成像图像进行小波降噪处理,基于仿射不变分割方法对降噪输出的动态图像进行区域分割和边缘轮廓特征提取,提取图像的灰度直方图信息,通过色差补偿和白平衡均衡处理方法实现灰度校正和成像误差补偿。仿真结果表明,采用该方法进行动态图像灰度校正,提高了图像成像质量,图像的灰度特征平滑效果较好。     

金属橡胶减震器在轻型光电载荷隔震设计中的应用

轻型光电载荷在对目标进行搜索、探测、识别、跟踪时,必然要受载机的振动、风阻扰动等干扰因素的影响,造成视轴抖动,视频图像晃动、模糊,降低成像质量,设计合理的隔震系统,提高光电载荷视轴的稳定性和跟踪精度显得尤为重要。从结构设计的角度出发,对隔震系统的隔振理论、工作机理和设计要点进行了详细说明,给出了橡胶减震器和金属橡胶减震器各自的适用范围。振动试验结果表明:金属橡胶减震器设计合理、性能可靠;光电载荷成像质量好、稳定精度高。     

载体平台振动下红外系统成像模糊效应动态仿真

研究了载体平台振动条件下红外系统成像模糊效应模型,实现了系统成像模糊效应动态仿真。依据红外系统成像原理及平台振动规律,建立载体平台振动下红外系统成像模糊效应模型;通过研究模糊效应纹理预生成及实时采样方法,实现载体平台振动下系统成像模糊效应实时计算;基于仿真结果定量分析了载体平台不同振动条件下,红外系统成像质量退化程度。结果表明:载体平台振动时,振动振幅或振动频率增大都会导致红外系统成像质量严重退化;而且观测距离越远,载体平台振动对系统成像质量影响越明显。     

载机偏航运动对大视场红外扫描装置成像质量影响的仿真分析

某航空大视场红外扫描装置采用TDI-CCD 探测器、以整机摆扫工作方式扫描成像,由于扫描装置为滚动-俯仰结构的两轴稳定平台,对偏航扰动没有稳定作用,其成像质量易受载机偏航运动的影响.通过运动学分析方法建立扫描装置的视轴运动方程及视轴旋转约束条件,得出不影响成像质量的载机偏航运动范围.在载机实际飞行数据输入条件下进行仿真验证,当载机直线飞行时,其偏航运动不影响成像质量.飞行试验验证表明:摆扫扫描图像清晰,航空大视场扫描装置具有良好的载机偏航运动适应性.     

模糊目标轮廓图像分割研究

针对实际图像成像过程中,由于图像传感器件的特性和光学衍射效应造成的目标轮廓模糊,形成了斜坡边缘。分析了模糊轮廓的边缘特性,研究了不同算子对阶跃边缘和斜坡边缘的影响,提出了模糊引起图像灰度的内插平滑,降低了轮廓与周围点灰度的差异性,产生了过渡带。研究了模糊对灰度值的影响,提出了灰度乘方的梯度边缘检测算法,增强了过渡区域灰度变化的差异性,相应减小了相机采集过程带来的图像轮廓模糊。通过实验表明,该算法有效地解决了模糊目标轮廓的分割问题。     

激光反射层析成像相位恢复算法研究

针对激光反射层析成像中目标随机抖动与径向运动造成的投影中心失配问题,提出采用相位恢复算法对重构图像进行相位恢复重建,通过反复光强迭代消除目标随机运动造成的相位误差,达到减少重构误差、恢复目标图像的目的。为改进G-S算法收敛速度与恢复精度,提出频域模值加权方法进行投影数据相位迭代恢复,仿真实验表明,将算法收敛速度与收敛精度提高了1.2倍以上。通过对三组仿真实验处理,重构图像的平均相对均方误差由2.487 5下降到0.792 7,有效地恢复了目标图像轮廓。外场实验表明,该算法能够有效消除重构图像伪迹,改善激光反射层析成像系统成像质量。     

天线指向抖动对成像质量的影响分析

研究了天线波束指向抖动对图像质量的影响,分别给出了等效斜视情形下天线波束方位向多频抖动和距离向多频抖动对成像质量影响的理论分析和仿真结果。理论和仿真结果表明,不论是天线方位波束指向抖动,还是距离向波束指向抖动,皆会出现成对回波现象,影响图像质量;当波束指向为多频抖动时,SAR图像会出现多个成对回波。另外,距离向波束指向抖动,会使距离模糊度变差;方位波束指向抖动,会使方位模糊度变差。     

多层次的红外图像模糊增强算法

在分析现有模糊增强算法的基础上,提出了一种基于图像灰度特性的隶属度函数,该隶属度函数减少了人为设定的参数,并利用最大熵原理实现了参数的优化设置.然后将提出的隶属度函数应用到多层次的模糊增强算法中.通过对红外图像的仿真实验表明, 该算法能够提高图像的对比度,突出图像中不同层次的灰度信息和边缘信息,取得了较好的增强效果.     

基于模糊聚类算法的边缘图像增强技术

通过边缘图像增强处理,提高模糊图像的辨识能力和成像质量。针对边缘图像像素差异性较大,导致成像质量差的问题,提出一种基于模糊聚类算法的边缘图像增强技术。对图像进行小波降噪处理,提取降噪输出图像的灰度直方图特征信息参量,在仿射不变区域对特征量进行模糊聚类,采用C均值聚类算法实现灰度像素点的边缘聚敛和信息增强,进行图像的边缘轮廓特征提取。仿真结果表明,采用该方法进行图像增强处理,提高了输出图像的峰值信噪比,图像的辨识性能得到改善。     

灯光干扰对微光成像系统性能的影响

根据灯光干扰源作用微光成像系统的两种途径，建立了灯光干扰辐射传输模型；分析了灯光干扰对微光成像系统响应特性的影响，建立了灯光干扰辐射能量与系统响应特性的量化关系模型；以实测和理论计算数据为基础构建了仿真平台，实现了灯光干扰下微光成像的模拟仿真，并对仿真图像的灰度均值、均方误差和相关函数进行了计算，结果表明微光成像质量与灯光干扰源位置和亮度有直接关系，且灯光干扰源位置的不同会导致灰度相关函数变化趋势的差异；进行了灯光干扰实验，实验结果和模拟结果的成像质量变化趋势基本一致，同时实验结果表明灯光干扰会导致目标与背景成像对比度增大，且随着干扰距离增大到一定距离后，逐渐减小至小于无干扰时。     

温度变化对光电系统成像模糊的影响研究

针对温度变化使光电系统成像质量下降的问题,从图像模糊程度的角度,分析了温度变化对系统离焦的影响,建立了离焦模糊图像的数学模型,进而揭示了温度变化对成像模糊的影响规律。利用建立的数学模型,对一幅清晰的图像进行仿真实验,仿真结果表明:温度变化越大,光电系统成像越模糊。通过研究温度变化对光电系统成像模糊的影响,为光电系统的环境适应性设计提供了重要的参考。     

对地面弱小目标的检测算法的研究

在研究地面弱小目标时,由于环境、人为误差及成像系统本身的影响,摄像机拍摄的视频会出现画面抖动比较厉害、成像质量差的现象。因此,需要对图像序列进行运动补偿。为实现对地面弱小目标的检测,提出了一种基于Harris角点检测的对地面弱小目标的检测算法。该算法利用了残差图中的灰度信息及残差图序列,在时间上具有连续性,算法的稳定性高,精度较高,实时性好。能够很好地剔除残差图中的虚警点,在较高精度下大大提高了对于地面弱小目标检测的水平。     

一种基于热成像原理的图像热噪声去除算法

针对气动热环境下高温头罩对红外成像系统造成的热辐射噪声干扰问题,提出了一种基于热成像原理的图像热噪声去除算法。首先,利用有限取样光线代表连续光线,在头罩内对取样光线进行反向追迹,分析得到头罩温度和传感器热辐射噪声成像灰度之间的关系;其次,利用Vega软件仿真得到一定大气条件下点光源通过高温头罩的红外图像;最后,根据前面得到的头罩温度和热噪声成像灰度之间的关系,计算得到高温头罩的红外成像灰度分布,将热辐射噪声视为加性噪声,从目标的红外图像中减去该噪声得到去除热噪声后图像。实验结果表明,该方法去除热辐射噪声效果明显,图像质量得到了改善,弥补了硬件制冷的不足,为下一步的图像复原打下了很好的基础。     

柔性基线抖动对机载干涉SAR 性能影响分析

机载干涉SAR 平台在飞行过程中通常会受气流、机械振动等因素的影响,造成柔性基线抖动,从而严重影响干涉SAR 系统的性能。该文针对柔性基线机载干涉SAR 系统中的基线抖动问题,首先推导了基线抖动下的斜距误差模型,然后从1 次、2 次和一般斜距误差建立了SAR 复图像信号模型和双通道相关系数模型,并理论分析了基线抖动对SAR 成像和干涉性能的影响。最后通过回波仿真实验验证了理论分析的正确性。      

一种利用Vega软件的长波红外图像仿真方法

利用真实红外图像作为输入,对其进行分割,划分为不同材质区域,然后使用Vega仿真软件得出各材质在不同天气、时间、季节成像条件下的以灰度形式表达的长波红外仿真结果,通过求解Vega软件仿真结果与辐射量之间的映射函数,得到在相应成像条件下的红外辐射量数据,用此结果代替真实红外图像相应材质区域辐射量均值,从而得到不同天气、时间、季节成像条件下的长波红外仿真图像。     

任意方向匀速直线运动模糊的点扩展函数估计

在运动图像复原中,建立图像退化模型的关键是找到准确的点扩展函数(PSF)。提出了一种基于单幅图像的、改进的任意方向匀速直线运动模糊PSF的估计方法。利用基于图像频谱亮线灰度特征的方向鉴别方法鉴别模糊图像的模糊方向,利用微分自相关的方法对模糊图像的模糊尺寸进行计算,通过计算模糊图像沿二维直线运动方向不同距离的重叠度,来计算得到相应的PSF。通过开展仿真分析和成像实验,演示了PSF估计和图像复原过程。通过采用图像质量评价函数,将图像复原结果与现有算法进行对比,验证了所提出方法的有效性。     

海面目标高分辨率卫星成像仿真方法

海洋目标高空间分辨率遥感成像仿真技术在海面目标探测识别等方面得到了广泛应用。舰船与海水流体交互作用在高分辨率下得以显现,对其产生的复杂流场辐射模拟是成像仿真的主要难点。重点研究了舰船航行过程中与海水交互产生的流场几何形态和物性变化,提出了与海面方向辐射特性的耦合作用模型及海洋目标高分辨率遥感成像仿真方法。通过频谱分析的方法构建海面三维模型,使用计算流体力学的方法构造了船只航行流场的三维几何模型。根据海面组分分布的不同将其辐射特性与三维结构关联,构建了亚米级海洋场景三维辐射模型。通过辐射传输计算、场景内部多次反射模拟及大气影响和传感器效应仿真,最终得到观测条件下的卫星遥感图像。结果表明,将GF-6卫星全色波段实测图像与相同成像条件下的仿真图像对比,图像均值的误差为9.17%,标准差误差为9.21%,在平均灰度值、灰度分布、纹理细节等方面都具有较好的一致性,可以较真实地模拟高分辨率卫星成像下的海洋目标场景。     

太赫兹成像检测算法研究

由于太赫兹波所处波段位置特殊性以及现阶段太赫兹成像系统性能的限制等,太赫兹波成像质量低,无法满足可视化效果,限制了其发展和应用。结合太赫兹图像模糊特征和灰度信息提出利用灰度特征对太赫兹图像进行图像分割来提高太赫兹图像质量,抑制太赫兹图像背景噪声,保留太赫兹图像目标重要信息,实现太赫兹成像目标检测。实验结果与其他太赫兹图像处理方法结果对比表明,基于灰度特征的图像处理算法可以提高图像清晰度和对比度,实现精确分割,为太赫兹成像在安全检查和医学成像等应用中实现快速检测和提取目标奠定基础。