航空相机焦面位置定位量测

提出了一种定位航空相机焦面位置的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生焦面定位信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电位移传感器控制摄像头轴向的精确平移,根据采集的图像尺寸定位相机的焦面,利用焦面与实际成像面之间的距离判断是否离焦。通过对多部航空相机进行测试,是否离焦的判断与试飞结果完全相同。使用该系统能够判断航空相机是否离焦,进而判断相机能否正常工作。     

Visibility的航空遥感相机自动焦面检测方法

为了解决航空遥感相机自动焦面检测的问题,提出了一种利用空间滤波测速（SFV）原理进行航空遥感相机自动焦面检测的方法。首先,在焦面检测过程中,采集线阵CCD输出图像的Visibility值,利用SFV信号的Visibility值与离焦量之间的关系,通过搜寻SFV信号Visibility最大值找出最佳的成像焦面位置;其次,对空间滤波测速原理及Visibility与离焦量的关系进行了介绍;最后,对设计的实验装置在5~53.2 mm/s的典型像移速度下进行了20次焦面检测,结果表明最大测量误差均方值为46.25m,小于航空遥感相机光学系统的检焦误差宽容度（76.8m）,能够满足航空遥感相机的自动焦面检测精度要求。     

利用相位差异技术检测离轴三反光学系统的波前误差

阐述了基于相位差异(PD)的波前传感技术的基本原理,针对该技术的目标函数变量多、非线性程度高等特点,提出了基于遗传算法的相位差异技术。开展了利用相位差异技术实现离轴三反光学系统在不同装调阶段的波前检测,结合干涉检验方法设计了针对扩展目标的相位差异高分辨率成像和相位估计对比实验。通过定量移动高精密平台获得焦面和离焦图像,并将解算的波前图与干涉仪的检测结果进行定量比对,验证了相位差异技术提高成像质量和正确解算波前相位信息的能力。实验结果表明,对于粗装调的光学系统,估算的波前和干涉检验结果偏差的均方根(RMS)值仅为0.0329λ;对于装调完成后的系统,相位差异技术的检测偏差RMS值小于0.013λ。     

激光主动探测图像散斑自适应滤波抑制方法研究

激光主动照明成像具有作用距离远、系统分辨率高、可在低照度背景等复杂环境下获取目标图像等优点,但探测图像会受散斑噪声干扰.把高斯滤波、均值滤波和自适应滤波方法分别应用到仿真实验中进行散斑噪声抑制,实验表明:与高斯滤波和均值滤波相比,自适应滤波能有效抑制图像噪声,保留图像的边缘和细节信息.利用自适应滤波方法对获取的单帧和多帧累加平均的激光主动探测图像进行散斑抑制实验,使用散斑对比度进行定量分析,结果表明多帧短曝光图像累加平均可有效抑制图像的散斑噪声,自适应滤波可进一步降低图像的散斑噪声.     

TDI-CCD全景航空相机快速自动检调焦方法

为了提高航空相机的实时侦察能力,提出了一种针对时间延迟电荷耦合器件(TDI-CCD)全景航空相机的快速自动检调焦方法。在检焦过程中,焦平面上的靶标图案经相机自身光学系统成像在TDI-CCD上,同时调焦反射镜沿光学系统主光轴在镜头后截距给定范围内连续快速移动,利用TDI-CCD的全帧转移工作模式,对经光学系统调制后的靶标图案进行高速采集,结合精密调焦驱动结构对采集到的图像进行高空间分辨率的定位。采用梯度算子、拉普拉斯算子、傅立叶变换、小波变换等7种聚焦评价函数对采集的调制靶标图案进行了比较分析,给出了各种算法的检焦精度。实验结果表明,本方法的检焦时间小于1s,采用小波变换作为评价函数的检焦重复性精度优于9.6μm,满足成像系统对离焦量允许值的要求。     

一种在离焦情况下获得高分辨率图像的新技术

在遥感、军事侦察和医疗成象等领域,需要得到目标的高分辨率图像．而像面离焦直接影响了成像质量、降低了空间分辨率．为了得到高分辨率图像,往往采用自动焦面补偿装置或温控系统来克服离焦现象,但这又不利于仪器的小型化和轻量化．本文提出,在光学系统光路中加入一特殊设计的非球面掩模板,并对经过位相掩模板后的图像进行图象处理得到清晰图像．使光学系统在大离焦量的情况下仍可获取高分辨率的图像．这对于光学遥感器在复杂的空间环境中获取高分辨率图像具有十分重要的意义。     

复杂物体离轴-同轴复合数字全息高分辨率成像

当被测物体不满足稀疏条件时,传统同轴数字全息相位恢复方法无法消除共轭像的干扰,也无法获得正确的相位重建结果;而离轴数字全息受最小记录距离的限制分辨率较低。为此,提出了一种将离轴和同轴数字全息相结合的复合数字全息成像方法。该方法只需记录一幅离轴全息图和一幅同轴全息图;采用约束最优化算法从离轴全息图中得到记录平面内物光波的近似相位分布;将此相位信息与同轴全息图的强度信息合成记录面内物光波复振幅的初始值;再利用迭代算法实现物体强度像和相位像的高分辨率重建,该方法的理论分辨率与图像传感器的分辨率相同。实验结果表明,该方法可以充分利用图像传感器的空间带宽积,能在对复杂物体成像时消除共轭像,实现大视场、高分辨率数字全息成像,实验成像分辨率接近理论分辨率。     

激光片光三维传感中提高深度分辨率的方法

提出了两种在激光片光三维传感中降低散斑噪声、提高深度分辨率的方法。第1种方法采用宏观上相同、微观上受物体微结构面元影响的多帧散斑图像叠加,用于三维测量系统的标定。第2种方法利用动态采集方式,使CCD对微结构元进行时间积分,可有效地降低散斑噪声的影响。实验证明,综合利用这两种方式,深度分辨率可以得到有效的提高。     

多尺度压缩感知鬼成像系统

现有的鬼成像系统中都使用固定尺度的散斑进行成像,而目前的仪器可以实现多尺度散斑鬼成像。本文对采用多尺度散斑的压缩感知鬼成像系统进行研究。采用计算机仿真模拟的方法,利用具有四个分辨率尺度的图像作为原始图像,对多种不同尺度散斑且不同比重情况下的恢复图像进行了研究分析。结果表明采用多尺度散斑的压缩感知鬼成像系统可以得到更加靠近真实值的图像,且在小散斑尺寸占据大比重的情况下,获取图像的分辨率不会受到干扰。     

一种适用于任意目标的离焦深度快速自动聚焦技术

针对聚焦深度(DFF)法对焦速度慢的缺点,提出了 一种适用于任意目标的离焦深度(DFD)快速自动聚焦 算法。在仅改变成像系统镜头位置的条件下,应用光学成像系统离焦模型,推导了以模糊差 异为参量的离 焦深度的计算公式。采用S变换得到两幅不同离焦程度图像的模糊差异,并利用推导得到的 公式计算出目 标物体的深度信息,从而调节镜头位置完成自动聚焦。实验结果表明,本文算法适用于任意 目标物体,仅需 要两幅不同程度的离焦图像,能够以较高精度估计出目标物体的深度信息,从而实现快速自动聚 焦。     

光强传输方程与图像插值融合的相位恢复

光强传输方程作为典型的相位恢复技术,在已知待测面光强分布与光强轴向微分时,可以通过求解该方程直接得到待测面的相位分布。强度微分可以通过采集沿传播方向的不同散焦面的光强信息以计算强度差分来估计,由此,散焦面的适当选择变得尤为重要。将光强传输方程与图像插值法相结合,在几何光学模型下描述采集的散焦面光强分布与聚焦面光强分布之间的关系,再利用图像插值法计算出模糊参数不同的散焦面的光强分布,由新得到的散焦图和采集的聚焦图代入光强传输方程以计算出相位。该方法只需要采集三幅强度图像,即可计算获得其他位置的强度图像,避免了采集设备的多次移动,也为某些特殊情况下无法获取适合位置的强度图像提供了一种解决途径。实验中搭建了一个实际的光强图像获取系统,所得结果验证了所提算法的有效性。     

Studies of the correction for phase diverse speckle

Phase diverse speckle is a novel kind of imaging technique and can be used to overcome image degradation from unknown phase aberrations, such as atmospheric turbulence. The wave-front phase expanded on the Zernike polynomials is esti- mated from a pair of images (in the focal and out of focus planes). In this paper the principle of PDS is analyzed, and genetic algorithm is used as the iterative algorithm to simulate some characteristics, such as the influence of Zernike polynomials’ mode, amplitude of turbulence on the phase estimation. Thus, a new method for recovery of images is explored.     

采用波前测量图像恢复技术的误差分析

与自适应成像相比,基于波前测量的图像恢复方法避开了复杂的变形镜制造和控制技术,是一种低成本、性价比高的克服大气湍流、获取清晰图像的技术.利用测量得到的波前瞬时光学传递函数和退化的短曝光目标图像数据进行解卷积运算,得到理想清晰的目标图像.波前探测器的测量误差和波前重构误差是影响图像恢复效果的关键因素,利用傅里叶光学和夏克...     

无波前传感自适应光学技术及其在大气光通信中的应用

无波前传感自适应光学(AO)系统不依赖波前传感器可直接对系统性能进行优化。基于随机并行梯度下降(SPGD)算法,32单元变形镜,CCD成像器件等建立了无波前传感自适应光学系统实验平台。实验结果表明,参量选取合适时,系统对畸变波前具有较好的校正能力,但受限于较低的CCD采样频率,仅能校正静态或缓慢变化的像差。根据实验结果讨论了基于随机并行梯度下降控制算法的无波前传感自适应光学技术在大气光通信中的应用可能和应用方法,指出采用高速光电探测器件、高速数据处理及响应速度高的波前校正器与随机并行梯度下降算法相配合可用于补偿大气光通信中的大气湍流扰动。     

Focused image recovery from two defocused images recorded withdifferent camera settings

Two new methods are presented for recovering the focused image of an object from only two blurred images recorded with different camera parameter settings. The camera parameters include lens position, focal length, and aperture diameter. First a blur parameter sigma is estimated using one of our proposed depth-from-defocus methods. Then one of the two blurred images is deconvolved to recover the focused image. The first method is based on a spatial domain convolution/deconvolution transform. This method requires only the knowledge of sigma of the camera's point spread function (PSF). It does not require information about the actual form of the camera's PSF. The second method, in contrast to the first, requires full knowledge of the form of the PSF. As part of the second method, we present a calibration procedure for estimating the camera's PSF for different values of the blur parameter sigma. In the second method, the focused image is obtained through deconvolution in the Fourier domain using a Wiener filter. For both methods, the results of experiments on actual defocused images recorded by a CCD camera are given. The first method requires much less computation than the second method. The first method gives satisfactory results for up to medium levels of blur and the second method gives good results for up to relatively high levels of blur.     

空间变化离焦模糊红外图像快速复原算法

为了提升空间变化离焦模糊红外图像的图像质量,提出了一种基于图像质量评价的快速复原算法.本文提出的方法首先对模糊图像采用不同点扩散函数对应的截断约束最小二乘法算法进行复原而获得多幅复原图像,并对复原图像进行去振铃;然后对复原图像中每个像素为中心的区域进行图像质量评价,将采用不同参数复原的图像以图像质量评价的结果进行组合以...     

一种车载激光雷达自动准直系统

研制了一种适用于车载激光雷达的收发光路自动准直系统.该系统采用了CCD相机和图像处理技术以确定发射光束的方向与接收光路的准直情况.使用一台2维电动调整导向镜,改变激光发射方向,计算机测控软件负责监测收发准直情况并且实现发射激光光束方向的调整,而无需人员干预.实验室验证系统上的测量表明,当准直误差为40 μrad时,完成准直需要的时间通常不超过40 s.     

一种实用的小目标配准方法

图像配准是图像融合技术的基本环节和首要问题,只有经过配准后的图像才能进行有效的融合。其中,小目标由于几乎无特征信息可以利用,所以常规的配准方法都不适用。针对图像识别中小目标的配准问题,分析了其配准特点,创新性地提出了先配准目标视场,再配准目标位置的方法,提出了视场配准的概念。首先运用成像原理,用焦距、分辨率和像元尺寸建立不同CCD之间的视场对应关系,利用此关系完成目标视场的截取放大,使不同CCD得到的图像视场一样大。然后在分析通常采用的最小平均绝对误差（MAD）相关匹配方法缺陷的基础上,提出用最多近邻点距离（MCD）的匹配方法来对准目标位置,完成目标质心的配准。实验结果表明,此方法可以很好地配准小目标,且误差不超过2个像素。由于其针对性强．因而具有较强的实际应用价值。     

使用民用CCD对体全息存储图像分辨率的研究

全息存储图像重构所达到的分辨率是评价存储器性能的重要指标。本文利用民用CCD和图像处理技术对不同全息图直径和衍射光功率下的重构图像分辨率进行了定量的研究。发现实际存储时采用3mm的全息图直径较为合适，并在此基础上估算了角度复用所能达到的最大存储密度。     

基于CSI-MD的地面动目标聚焦成像技术

对于合成孔径雷达(SAR)图像,地面静止场景中同时存在运动目标;由于其运动参数未知,动目标在SAR图像上呈现方位向偏移和散焦;而在高分辨条件下,运动目标更可能会存在跨距离单元徙动现象,从而影响运动目标的聚焦成像。文中结合多通道合成孔径雷达-地面动目标显示技术,提出了基于杂波抑制干涉(CSI)和子视图相关法(MD)的动目标聚焦成像技术。该方法结合多通道SAR图像信息,在CSI抑制杂波后进行动目标检测,根据动目标散焦范围挑出包含动目标的区域;然后,用MD算法估计动目标所在距离单元的方位调频率,重新设计方位匹配滤波函数,对该区域内散焦的运动目标聚焦成像。仿真数据和实测数据的处理结果均证明了该方法能较好地实现动目标的聚焦成像。