利用帧积分法去除微光图像噪声研究

在微光成像中，迭加在图像上的时空域噪声，不仅限制了系统可工作的最低照度，而且使显示图像具有随机蠕动颗粒闪烁的外观。图像处理技术能够提高图像质量，增强微光成像系统作用距离。实验证明，帧积分法对光子噪声以及系统内部信息载流子产生与复合所引起的散粒噪声的抑制具有十分有效的作用。     

基于NSST变换的微光偏振图像融合算法

为进一步提高对微光偏振图像中目标的识别效率,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的偏振图像融合算法。首先,通过融合得到偏振特征图像,将所含偏振信息量较多的偏振度图像和偏振角融合,通过基于区域方差与熵值加权相结合的融合算法得到偏振特征图像。最后,将偏振特征图像与亮度较强的强度图像融合,低频系数的融合采用PCNN与区域能量相结合的规则,高频系数的融合采用区域特性能量的规则。实验结果表明,在主观视觉上,图像观察舒适性较好;并且,通过选取方法的对比,融合后的图像在客观评价指标上,皆优于选取的方法。     

基于CMOS图像传感器的微光成像系统信噪比研究

信噪比是微光成像系统的关键参数,决定了成像系统的性能与成像质量。给出了互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS）图像传感器微光成像系统的信噪比模型,仿真计算了系统的信噪比与信号、噪声的关系。搭建了信噪比测试环境,完成了系统信噪比测试实验。实验结果表明,理论值与实测值一致。最后,根据信噪比分析结果对给定系统进行了参数优化。计算结果显示,优化后的系统在1 mLux照度下,信噪比能达到4.5。信噪比的研究为基于CMOS微光成像系统的总体设计与优化提供了理论依据。     

基于极值检测的图像滤波算法

针对极值中值滤波法在去除椒盐噪声时存在的不足,提出了一种改进的图像滤波算法.首先使用极值法检测图像中的噪声点,然后采用窗口由小到大变化的自适应算法得到噪声像素的滤波值,最后通过计算噪声像素滤波前后灰度值的差值来修正被误判像素的灰度值.对不同类型、受不同强度噪声污染图像的去噪实验表明,该方法在不同噪声率下均优于传统的中值滤波法及其一些改进算法,当噪声率较大时其去噪和保边性能得到了显著提高.     

帧积分时间对微光电视观察视距的影响

微光成像系统在现代军事上起着越来越重要的作用,成像系统的探测视距一直是人们关注的焦点。分析了视距探测方程,提出了一种适用于慢运动目标的增大探测视距的方法——增加帧积分处理时间。基于修正的微光成像公式,从理论上分析了增加帧积分处理时间对于微光电视探测距离的影响,通过计算机模拟了不同照度下不同帧积分时间对探测视距大小的影响,例如四帧累加时:在10-4lx时,探测距离提高了1.57倍;在10-3lx时探测距离提高了1.31倍。通过在低照度下的现场实验数据验证了这种方法的可行性,证明增加帧积分时间对提高视距有很大的作用。     

微光图像的计算机模拟

利用计算机模拟生成微光图像的技术已用于夜视光电系统的性能测试、目标识别等方面,具有重要的军事价值.讨论了夜视系统通过低层大气时的光学成像问题,及成像器件对图像产生的影响.建立了大气和微光CCD作用效果模型,模拟生成了逼真的微光图像.     

基于奇异值分解的Speckle噪声滤波算法研究

Speckle噪声的复杂性和真值图像的不可知性增加了消噪算法设计的难度,传统算法在设计时借助污染像素估计灰度真值,同时忽略了位置信息对灰度估计的影响。本文借助奇异值分解和曲面拟合进行了消噪算法的研究与设计,首先在局部窗口进行奇异值分解,并对酉矩阵采用中值滤波进行消噪,其次引入参数修正奇异值以替代传统的阈值处理方法,最后在局部区域利用灰度曲面拟合技术重构消噪图像。实验表明,与传统的均值滤波、中值滤波相比,本文算法能获得较为满意的消噪结果,具有较高的峰值信噪比和边缘保留指数。     

目标增强的红外与微光图像融合算法

对于红外与微光图像融合,虽给为观察者提供了更多的图像信息,但是同时由于过多的背景信息反而掩盖了重要的目标信息,为了兼顾背景信息丰富和增强目标的需求,提出了一种新的目标增强的融合算法,首先改进了传统的顶帽变换算法,用来增强红外图像的目标信息,同时去除一些冗余的红外背景信息,然后利用人眼对颜色的敏感特性,将微光图像与红外图像通过色彩映射公式映射到相应的色彩空间进行融合,结果显示,该算法不但能提供丰富背景信息,同时也增强了重要的目标信息。     

微光CMOS图像传感器读出电路研究

高性能的信号读出电路是微光CMOS图像传感器的重要组成部分,如何降低读出电路噪声,提高读出电路输出信号的信噪比成为读出电路设计的重点。本文设计了一种高增益低噪声的电容反馈跨阻放大器CTIA（Capacitive Trans impedanceAmplifier）与相关双采样电路CDS （Correlated Double Sampling）相结合的微光探测器读出电路。在CTIA电路中,采用T网络电容实现fF级的积分电容,并通过增益开关控制,来达到对微弱光信号的高增益低噪声读出。采用CSMC公司的0.5μm标准CMOS工艺库对电路进行流片,测试结果表明：在光电流信号为20~300 pA范围内,积分时间为20μs,该电路功能良好,信噪比（SNR）达到10,能应用于微光CMOS图像传感器。     

基于红外与微光融合图像的夜视仪设计

在漆黑的夜幕下,为了能随时掌握周围环境动态,设计了一款基于红外、微光融合技术的夜视仪系统。该夜视仪能够准确定位目标及其相对背景位置,自动地增强和染色目标,并且在扫描搜索范围内恒虚警率地发现跟踪目标,然后将获取的目标信息以数字信号的方式自动传输给指挥中心和友邻,使侦查人员对周围环境更加熟悉的同时保持同各方保持联系。通过多次功能仿真以及板上验证,该系统具有较高的执行效率,并且具有良好的侦测能力。     

微光图像信噪比自动测试与分析系统

视频信噪比（ＳＮＲ）是微光摄像机的一项重要的综合性指标，在评价和设计新型微光摄像机方面起着举足轻重的作用。利用数字存储示波器与微机联合测试视频ＳＮＲ是我室的一项创新。本文详细介绍我室研制的微光摄像机信号噪声特性测试与分析系统。     

基于超二代像增强器的微光夜视仪设计

提出了一种设计手持式微光夜视仪的思路,选择了高质量的超二代像增强器,设计了性能优良的光学系统,进行了精细的像差校正,实现了Gen II+像增强器、光学系统和人眼的光谱匹配.在10-3 lx照度下,对人视距提高到350～400 m,对车辆视距达到700～900 m.     

一种基于点特征与Freeman链码的红外与微光图像配准算法研究

由于红外与微光图像成像原理的不同,成像特征的巨大差异,研究提出了一种基于点特征与Freeman链码的红外与微光图像配准算法。目的是解决红外与微光图像配准中特征点提取较复杂、特征匹配难的问题;采用优化的Harris角点检测算法进行特征点提取,结合环形灰度区域、RSTC不变矩和Freeman链码对红外与微光图像进行特征点匹配。实验结果表明该算法能够提取出有效的匹配点,能够有效地解决红外与微光图像配准中遇到的视场不统一、旋转、平移问题。     

微光分辨力测试图像计算机仿真研究

在微光分辨力客观评价方法研究中,如何获得足够的分辨力测试图像来验证评价方法的准确性十分重要.本文从微光分辨力客观评价的本质出发,通过研究微光分辨力客观测量原理和微光成像的数学模型,给出模拟生成微光分辨力测试图像的数学描述,通过设置不同参数,可模拟大量微光分辨力测试图像.实验结果表明,模拟生成的分辨力测试图像具有和真实图像同样丰富的信息和特征.该方法可为分辨力客观评价的建模和验模研究提供大量的实验样本.     

背照明CCD微光成像技术

背照明ＣＣＤ（ＢＣＣＤ）以及电子轰击ＣＣＤ（ＥＢＣＣＤ）是当今微光实时摄像技术的最新进展之一,在中等微光条件下,ＢＣＣＤ的性能优于目前的ＩＣＣＤ和ＳＩＴ。文中对ＢＣＣＤ、ＥＢＣＣＤ以及ＩＣＣＤ的性能进行了比较,并讨论了在我国开展ＢＣＣＤ和ＥＢＣＣＤ技术研究和应用的有关问题。     

低信噪比红外成像制导跟踪算法研究

根据红外图像成像的特点,对低信噪比红外图像进行了分析,提出了基于背景抑制的预处理方法;总结了在不同的作战环境和要求下红外成像制导常用跟踪算法的相关跟踪和对比度跟踪,并对这两种算法的适用范围及跟踪效果作了对比。     

一种用于红外与微光图像配准的改进型SURF算法

针对红外与微光图像配准的特殊性, 为了减少配准计算量,提出了一种从主方向确定和特征点描述 两方面加以改进的加速鲁棒特征(Speeded Up Robust Feature, SURF)配 准算法。首先检测微光图像和红外图 像的边缘,然后用改进型SURF算法提取两种图像边缘上的特征 点,并采用最近邻距离法对原始特征点进行筛选。在得到较高精 度的特征点后进行粗匹配。接着用随机抽样一致 性(RANdom SAmple Consensus, RANSAC)算法对一次筛选后的 特征点进行精匹配。最后利用精确的特征点建立变换模型,并 将重采样后的待配准图像与参考图像实现配准。实验结果表明, 该算法不仅可以解决红外与微光图像的配准问题,而且在匹配精度和 算法运算时间等方面的表现均优于原始SURF算法。