机载SAR图像快速经纬度计算及精度分析

从机载合成孔径雷达(SAR)距离一多普勒原理出发研究目标定位问题,文中采用多项式拟和平台位置,修正了零多普勒条件方程,建立了适合机载SAR的构像模型和坐标系变换关系,提出了一种实时无参考点定位情况下的雷达图像经纬度计算方法,并对影响定位精度的参数包括平台测量误差、多普勒中心估计误差和载机高度误差进行定量分析,实验结果表明该方法能有效地校正SAR图像存在的几何变形,定位误差精度与理论分析基本一致.     

星载SAR图像几何校正影响要素分析

几何校正是SAR图像应用的基础,而影响校正效果的要素有多种。论文首先从SAR图像成像机理出发,阐述了几何校正中定位模型的建立和解算过程,主要分析了两类影响要素：高程和卫星轨道插值方法。然后以一幅高分辨率TerraSAR-X图像的几何校正为基础,对比分析了三种高程和两种轨道插值算法对定位精度的影响。实验结果表明,只有距离向定位受这些因素的影响,高程的分辨率和垂直精度对定位精度都有很大影响、四次多项式直接插值方法只能满足一般的几何校正需要,更高精度的校正还需要其他辅助手段。     

一种星载SAR图像的系统级几何校正技术

在星历参数和星载SAR空间几何模型的基础上，本文实现了星载SAR图像的系统级几何校正，给出了一种基于空间几何模型的星载SAR图像像素定位技术，说明了经纬网中任意点所在距离线被雷达波束中心照射的时刻的估算方法。最后利用仿真数据验证了这种几何校正方法的有效性。     

立体赤足迹的图像校准与特征描述

立体足迹图像数据的校准是比对分析的基础.由立体足迹压痕区域图像协方差矩阵的特征向量进行旋转校正,完成方向一致性处理;计算足迹外轮廓线前掌内侧与后跟内侧、前掌外侧与后跟外侧的公切线建立足迹坐标系,完成图像定标,为足迹图像建立了统一通用的坐标系统.由立体足迹提取的位置特征和度量特征参数反映了人体生理特征,并具有明确的坐标关系.以上操作均为计算机自动处理.     

一种改进的星载SAR图像控制点几何校正模型

星载合成孔径雷达(SAR)用电磁波获取地球表面的电子图像。由于是侧视成像,SAR图像固有地含有定位误差,这些误差来源于SAR成像几何、成像模式、散射特性以及图像形成过程。因此,在SAR图像使用中必须考虑这些误差并予以校正。利用先验控制点信息可提高星载SAR图像定位精确度,校正几何畸变。分析了星载SAR图像定位的系统误差传递规律,通过将误差传递特性相似的系统误差源进行等效合并,提出了一种改进的系统误差校正模型,蒙特卡洛(Monte-Carlo)仿真实验验证了新模型具有更高的系统误差校正精确度。     

弹载大视场红外线扫图像几何畸变仿真研究

高速机动、大视场、线扫等均会引起弹载大视场线列扫描红外图像的几何畸变,从而影响巡飞弹的整体战术效能。利用探测器像面参数、坐标变换、地表模型、物像共线方程和墨卡托地图投影模型分别建立了相机的像方坐标方程、位姿变换方程、物像转换方程和物方地图投影方程,进而构成了从像面坐标系到地图坐标系的完整严格成像模型,利用Matlab对该模型进行静态仿真,确定航高、摆扫角度、地表模型等模型参数造成的几何畸变特性的强度,为弹载几何畸变校正算法的工程优化提供了依据。     

基于几何校正的聚束SAR快速分级后投影算法

快速分级后投影(Fast Factorized Back Projection, FFBP)算法大幅减少了原始后投影算法的插值次数,提升运算效率。然而图像合成过程中仍然需要大量的图像域2维插值操作,庞大的计算量限制了其在实际中的应用。该文提出一种基于几何校正的聚束SAR快速分级后投影算法。该算法利用几何校正的方法实现子图像配准,即在满足聚焦性能的前提下,通过距离维平移和角度维旋转完成子图像在不同坐标系下的投影和子图像合成。该算法避免了逐点插值运算,进一步降低了FFBP算法的计算量。仿真结果表明,该算法能高精度聚焦成像,并且其运算效率相对于基于图像域2维插值的FFBP算法显著提高。     

无控制点航空遥感图像几何校正算法应用

航空遥感图像有着特殊的几何畸变特性以及现实中无法及时获取野外控制点的限制条件,无法使用传统的几何校正方法对图像进行处理。针对航空遥感图像的限制条件,本文使用了无地面控制点的航空遥感图像几何校正模型对图像进行处理。通过实验对比仿射变换模型和多项式变换模型的校正效果,得出仿射变换模型更能适用于本文情况,更能改善图像效果。在几何校正过程中,提出了一种控制点的最佳选取方案,实验结果表明,该方案可以有效配合图像几何校正的实施。     

一种基于持续运动模型的星载SAR几何校正方法

几何校正是星载SAR地面处理的重要环节,几何校正精度对SAR图像的应用有着至关重要的影响。该文分析了传统星载SAR几何校正中卫星"停-走"模型近似对几何定位精度的影响,建立了卫星持续运动模型下的距离多普勒方程,并提出了持续运动模型下校正方程的简化求解方法。仿真实验和北京地区实际数据几何校正试验验证了该方法的有效性和正确性。     

几何校正的systolic实现

本文提出了一种用Systolic结构实现图像几何校正的方法,我们采用多项式来逼近几何校正的变换函数,由于坐标变换在图像平面上进行,多项式的计算可以大幅度简化。我们给出一个叠代算法,当用systolic结构来实现这个叠代算法时,计算一个象素点的坐标只需一次加法的时间,完成全部计算的加法器数目与多项式的阶次成线性关系。对运算的精度,我们作了理论上的分析。根据这个方法,我们用硬件实现了二阶多项式函数几何校正,几何校正的计算可以以接近实时的速度运行。     

高速几何校正卡设计与实现

机载航拍摄影时,地球曲率和飞行器的姿态变化会引起传感器倾斜,传感器倾斜拍摄使图像产生几何畸变。研究了基于坐标变换与重采样的几何校正方法,有效地矫正了图像的几何畸变,并设计了适用于机载航拍图像几何校正的集成了8片TS201芯片的高速处理板卡。经工程验证,该图像校正板卡充分满足图像几何校正对运算速度和存储容量的要求,能够快速准确地实现几何校正。     

面阵CCD航空相机斜视图像的几何校正

为增大机载光电侦察系统的视场角,航空相机多采用扫描方式对地摄影成像,文章针对面阵CCD航空相机斜视摄影引起的图像变形进行校正。由于该类相机与载机之间存在方位和俯仰两轴运动,文章同时考虑相机相对载机的旋转角度和载机相对地面的姿态角,建立了更符合该类相机工作状态的六姿态角投影校正模型,推导出同一地物在畸变图像和标准图像上的像素坐标变换关系,采用双线性插值算法对坐标变换后的像素灰度值进行重采样,对航空图像进行自动校正。最后,对某机场的航拍图像进行校正实验,并与基于地面控制点的多项式校正方法以及基于畸变图像和参考图像配准的校正方法进行比较。实验结果表明,六姿态角投影校正模型能够取得比较高的校正精度(可达像素级),当姿态角的测量精度为3′,图像大小为512pixel×512pixel时,图像校正的均方根误差为1.174 7pixel。该方法不需要提供参考图像和野外采集地面控制点数据,便于工程实现,基本满足航空图像处理的稳定可靠、精度高、实时性强等要求。     

一种局部参考坐标系下的三站时差定位算法

论文针对三站时差定位计算过程中,会出现多解及选解模糊的情况,对一种通过低空基准平台对海地面或近地目标进行探测定位的三站无源时差定位算法进行研究。基于高精度的WGS-84地球模型,提出建立一种基于空中基准站覆盖区域的局部参考坐标系。在该坐标系下,通过坐标变换和近似处理,降低了时差方程中目标点在三维直角坐标系下未知坐标的维数,从而可按照一般三个基准站计算二维坐标的定位算法完成对目标点的三维定位,求解与判断较为容易,保证了计算结果的稳定性。然后通过迭代运算,进一步提高计算结果的精度。通过坐标反变换（线性变换）,可得到目标点在大地坐标系下的定位结果。仿真结果显示,对于我们所关心的目标区域,该算法因为避免了求解四次方程,并且运算过程中各坐标分量的几何意义明显,易于选解,从而解决了三站时差定位计算中常存在的定位模糊问题。该方法无需辅助其它测量信息（如测方位角等）,仿真运算中不存在选解错误的情况,其定位精度满足应用需求。      

红外零位走动量测量中的相机姿态自适应补偿

为提高红外零位走动量测量精度,针对测量过程中相机姿态变化误差引起的图像定位精度不高问题,提出了一种CCD相机姿态小角度变化自适应补偿方法。通过理论分析,推导出相机姿态解算公式,建立了CCD相机姿态解算数学模型,然后基于某型红外瞄具零位走动量测量系统,分别针对三种相机姿态,对瞄具分划线在参考坐标系中的坐标进行了对比实验。结果表明,测量精度优于0.01 mil,能减小相机倾斜对红外瞄具零位走动量测量带来的误差,为提高零位走动量测量精度提供了一种相机姿态自适应补偿的新方法。     

新型航空相机自动调焦系统的设计

根据航空摄影侦察高机动性的特点和调焦精度要求,提出了数据采集与计算的自动调焦方法.分析了航空摄影时大气压力、温度和摄影斜距的变化对航空相机离焦的影响,给出了计算相机离焦量的简易数学方程,介绍了新型航空相机自动调焦系统的设计原理和基本组成,完成了系统的硬件电路和软件流程设计.光学测试和实际应用证明:这种控制技术不仅实用可...     

汽车牌照实时几何畸变校正方法

经过摄像机摄入的图像会发生几何畸变,给车牌的准确识别带来了困难。针对此问题提出了一套实时几何畸变校正方法。首先对提取出的汽车牌照信息进行预处理;然后提出了一种基于Hough变换和图像分析法提取控制点的实时标定方法;最后通过空间坐标变换和灰度插值完成图像的校正。实验证明,该方法符合汽车牌照图像的特点,具有较好的处理效果。     

复杂深孔内轮廓结构光图像畸变矫正算法

为实现针对复杂深孔内轮廓表面几何参数的高精度测量,建立了基于结构光的内轮廓检测系统,但由于深孔内轮廓的曲面特性,相机采集到的图像相比于内轮廓展开后的平面图像存在较大的几何畸变,直接影响到内壁几何参数的量化精度。首先针对深孔内轮廓和内轮廓展开结构进行无差别建模,分析两者之间的空间坐标转换关系;然后综合考虑畸变矫正的精度和速度,借鉴三次样条插值函数、离散映射等理念提出了基于离散映射的深孔内轮廓矫正算法,实现针对深孔内轮廓的畸变在线矫正,检测精度达到亚像素水平,低于0.1 mm。     

基于相机投影模型的航拍图像几何校正

通过分析相机透视投影中的共线方程,结合相机内定向的原理,推导出了对于同一地物在不同航片上的图像坐标变换关系,应用该数学模型实现了航拍图像的几何校正,并且与二次多项式模型和双线性模型进行了比较,通过对实验结果的比较,显示出该方法在航拍图像几何校正中的优良特性。     

一种航摄快门曝光时间均匀性的测试方法

在航空摄影中,快门曝光时间均匀性对于获得高质量的航空相片十分重要。为评测卷帘式航摄快门曝光时间的均匀性,根据有效曝光时间的分析计算,提出了一种可变缝宽式快门有效曝光时间均匀性的测试方法。在不同帘缝宽度下,依据光电测试法,利用每个测试位置的多次测量结果,运用最小二乘法得到帘缝宽度与有效曝光时间的拟合曲线,与理论曲线比较可衡量出有效曝光时间的不均匀性程度。最后对某卷帘式航摄快门进行了实验测试,测试结果表明有效曝光时间不均匀性为2.8%,满足快门4%的精度要求。经过飞行实验验证,所获得的照片均匀性良好,满足图像判读要求。     

玻璃瓶字符识别中运动图像的获取技术

针对啤酒瓶在线识别系统中采集运动图像的需求,提出了一种合理且实用的实时获取运动图像的解决方案,包括:摄像头、镜头和图像卡的选取、摄像机的位置标定、镜头焦距、摄相机快门速度以及光源的配置等几个方面,详细论述了奇偶场校正技术在恢复最终运动模糊图像采集中的应用及实现,并成功地应用到啤酒瓶在线识别系统中。