天宫二号伴星可见光相机成像仿真方法

以天宫二号伴星对组合体的观测任务为需求，采用了一种基于OpenGL的伴星可见光相机成像仿真方法，根据组合体、伴星的星历和姿态数据以及组合体3 ds格式三维模型，设置了OpenGL透视投影成像模型参数，结合组合体表面材质特性和可见光相机成像性能模型进行了处理和计算，生成了组合体可见光仿真图像。通过与伴星实际拍摄的图像比较，验证了文中方法的有效性和可信性。可为天基光学成像载荷设计与系统仿真、飞控任务安排等提供参考和依据。     

运动平台红外凝视场景的仿真

对空间运动载体平台上的红外凝视探测器成像仿真是深空探测红外图像信息处理算法研究的基础性工作.在传统的场景仿真中,成像弥散、相机与目标的运动对图像的影响往往被忽略,为了对红外凝视成像系统所成场景进行合理仿真,在对红外凝视成像原理和探测器自身运动、探测目标运动的动力学方程进行分析后,分别对影响红外凝视成像效果的红外成像探测器探测距离、弥散现象、成像面积、自身运动和目标运动等因素进行推导和建模,得到了红外凝视成像系统目标作用距离、弥散圆能量分布,目标成像面积以及相机运动耦合的理论表达式以解决成像平台运动时目标成像高逼真度仿真的问题.最后进行了目标运动与探测器运动条件下的场景仿真.仿真图像表明了模型的有效性.     

月基SAR仿真成像研究

月基合成孔径雷达(Lunar Synthetic Aperture Radar,Lunar-SAR)能在较短的观测周期获得全球性的大尺度观测图像,其概念自被提出之后便引起了广泛的讨论和研究。介绍了月基SAR与传统星载、机载SAR的不同,分析了超长传输距离、月球半径、天体章动和平动等因素带来的影响,结合实际地月相对运动参数完成了月基SAR回波信号仿真。对回波仿真数据进行BP成像,成像结果验证了月基SAR的可行性。对本研究的贡献以及未来研究方向进行了总结。     

西安光机所研制的光学设备能获取月球表面三维立体图像

2007年10月24日，标志着我国航天事业第3个里程碑的探月工程，成功发射了“嫦娥一号”绕月探测卫星。由中科院西安光机所承担研制的CCD立体相机和干涉成像光谱仪随“嫦娥一号”卫星顺利发射升空，并在卫星进入月球轨道后展开获取月球表面三维立体图像及分析月球表面元素及物质类型的含量和分布等2项重大科学探测任务。     

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。     

集束实验针孔成像与仿真分析北大核心CSCD

在激光装置实验中,通过小孔成像原理可获取黑腔靶中发射的X光图像的时间积分。提出一种3倍放大的新型成像设备用于集束实验,通过在与靶轴线夹角30°方向安装带多层镜选能的成像设备从而获取低能和高能段的X光时间积分图像,观察腔壁的再辐射现象。开展了用于集束实验针孔相机的研制工作,包括光路设计与结构设计,通过离线进行测试,在线实验进行打靶考核。进行成像光路仿真,模拟计算了两种镜子的选能效果,并通过光路仿真得到了多层镜、滤片和谱分布对成像结果的影响。采用FLASH对实验辐射场分布进行仿真,作为成像仿真的输入。最后,将此设备获取的成像结果与仿真计算得到的结果进行比较,实验结果与仿真结果基本一致,得到了X光信号强度的分布情况,获取了理想的实验数据,加深了对内部物理现象的理解。由此,建立了针孔成像的仿真能力,能够对成像结果进行预判,指导针孔相机的设计。     

光场相机成像质量评价方法研究

光场相机应用一种新的成像技术,利用光学手段获取四维光场信息,包括目标辐射的二维空间分布信息和辐射传播的二维方向信息。与传统相机相比,光场相机在实际应用中可以获得大的景深范围。由此成像质量评价是光场相机研究中一项十分关键的工作。结合光场成像的特点,对光场相机成像模型进行了分析,完成了实际系统中的光场追迹过程,并对点扩散模型进行了计算,仿真实验结果表明该评价方法有效。     

低照度宽幅航空相机系统设计

为了满足低照度环境下航空影像信息快速获取的需求,对一种低照度宽幅成像系统进行了研究。基于相机摆扫成像的工作模式,明确了采用大相对孔径低畸变的光学系统,配合真空制冷的低噪声高灵敏度CMOS探测器成像,并通过高速振镜进行扫描像移补偿的技术路线。详细阐述了相机机械构型的设计思路,总结了一套可工程应用的低照度成像能力计算方法。研究了振镜补偿像移的基本原理,并对相机主体框架进行了仿真分析计算。依据该设计和研究结果,完成了低照度宽幅航空相机的加工装配。该相机具有0.1 m （航高1 km）地面像元分辨率, 成像照度适应范围为10~100000 lx,并且在速高比≤0.04时,可实现3倍航高的大收容宽度。系统的成像质量优良,实测镜头在77 lp/mm时,中心视场传递函数大于0.45。实验室和外场飞行试验所获取的图像清晰,对比度和分辨率高,可以满足使用需求。同时,该相机实际包络尺寸为190 mm×140 mm×140 mm,质量仅为2800 g,具有轻小型的特点。     

基于YOLO V3算法改进的月表砾石检测优化方法

月球表面溅射物中的砾石检测可用于实现自主着陆、航天器和月球车自动避障等任务。针对与月表背景差异不明显的砾石检测问题,提出一种检测方法,该方法基于改进后的YOLO V3模型对美国月球侦察轨道器(Lunar Reconnaissance Orbiter,LRO)窄角相机(Narrow Angle Camera,NAC)高分辨率月球遥感影像进行训练和测试。实验对比了原始YOLO V3和改进后的YOLO V3方法的检测效果。结果表明,改进后的YOLO V3模型较原始模型的准确率提高了10.5%,召回率提升22.8%,检测速度提升1.69倍,在数据集中的漏检和误检现象也轻于原始YOLO V3网络。     

地球单基ISAR对月球成像信号参数设计与仿真

利用地基逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)对月球进行观测和成像处理,可获得月球正面的地形地貌等特征。本文首先构建了用于逆合成孔径雷达成像的地面单基雷达对月球观测的等效转台模型,分析了月球表面等效散射中心与雷达径向距离的变化特性。然后,给出了单基雷达脉冲重复频率、脉冲宽度、工作频段、带宽和采样频率等信号参数的设计准则,并建立了单基雷达对月球观测的ISAR回波模型与成像处理流程。最后,通过仿真实验验证了本文理论分析和成像算法的有效性。