振动对航空CCD相机成像质量影响分析

振动是影响航空CCD相机成像质量的关键因素.采用调制传递函数(MTF)评价振动对像质影响,应用简谐振动为激励,详细推导了航空振动引起角位移和线位移对成像系统的影响,建立了角位移和线位移与像移大小的一般关系式,并结合工程实际进行了量化分析.指出角位移是影响成像质量的主要因素,提出了进行减震设计的基本思路,提高成像质量.     

航空遥感器姿态像移仿真分析

由于航空遥感器要求的分辨率愈来愈高,因此需要更为精确的像移补偿模型.本文针对拍照时飞机姿态角变化在遥感器像面处所引起的姿态像移,运用光线矢量与坐标系旋转相结合的方法建立遥感器姿态变化过程的数学模型.通过坐标系的旋转表示姿态的变化,根据遥感器姿态变化前后像面上各离散点的光线矢量之差,获得遥感器的姿态像移在像面上的大小与分布特征.运用该像移模型对遥感器姿态像移进行分析,提出减小姿态像移的工程措施.     

摆扫式面阵CCD航空相机的像旋转分析

航空相机在进行拍照时,通常采用45°扫描反射镜绕光轴摆扫或步进,进行多行迹摆扫式拍照,以增大对地面景物的观测范围,但当扫描镜绕光轴旋转对物体进行观测时,物体反射像也将绕轴进行旋转,目标相对探测器(CCD)产生了像旋转。通过运用光线矢量与光轴旋转变换的方法,建立了相机的数学模型。根据该模型,针对扫描反射镜旋转所产生的像旋转,利用光学矩阵建立了扫描镜转角与像旋转角之间的关系,对比各种消除像旋方法的优缺点,提出了采用扫描镜与像面旋转机构同步旋转结合的方法实现消除像旋,为工程设计提供了必要参考。     

陀螺去噪算法对航空相机像移补偿系统的影响

以某航空相机为研究对象,首先给出了像移与图像分辨率之间的关系,接着对TDI航空相机像移补偿系统工作原理进行了阐述,并以QRS14,ADIS16251陀螺为例分析了噪声对像移补偿系统的影响,然后分别阐迷了模拟滤波方法、经典的数字无限冲击响应与有限冲击响应滤波法以及小波去噪算法对陀螺相位的影响,给出了模拟滤波器零极点,数字器阶数与相位延迟之间的关系式,最后分析比较了各种滤波算法的优劣与使用条件.结果表明:正确选择陀螺滤波算法对航空相机像移补偿精度与系统稳定性具有重要影响.     

小型面阵航空相机系统的像移补偿

设计了一种小型面阵航空相机系统.该系统采用大面阵CMOS图像传感器作为成像器件,通过反射镜扫描进行像移补偿的方法,实现无人机飞行状态时清晰地数字成像.实验室前向像移补偿实验结果表明,该系统对于前向像移进行了较好的补偿,达到指标要求,成像清晰.     

振动对航空相机成像质量影响的分析

文章分析了振动因素对航空相机成像质量的影响,建立了光学影像降低与振动的关系式,并结合工程实际进行了量化分析,提出了进行减震设计的基本思路。     

影响TDICCD相机成像质量的因素分析

在高分辨率TDICCD相机的成像过程中,偏流角和速高比的变化都会影响相机的成像质量。根据卫星的运动状态,分别推导了偏流角和速高比的表达式,并分析了由其引起的附加像移。结合实际的卫星轨道参数,详细计算了偏流角和速高比随纬度的变换规律以及它们在不同积分级数下引起的像移对相机像质的影响程度,给出了像移调制传递函数大于0.95时允许的最大偏流角和相机侧摆角度。结果表明,随着积分级数的增加,由偏流角和侧摆引起的像移对相机像质的影响越来越大,当积分级数N=32、MTF_(像移)>0.95时,允许的最大偏流角和侧摆角度分别为0.62°和29.5°.     

基于ISAR像的空间目标姿态变化判别方法

空间目标姿态变化判别对于空间攻防作战时密切掌握敌方目标意图具有重要意义。文中研究了基于逆合成孔径雷达(ISAR)像的空间目标姿态变化判别方法,即判断空间目标处于姿态稳定状态还是姿态变化状态。首先,推导了基于ISAR像进行目标姿态变化判别的基本原理;然后,基于图像处理和图像匹配技术提出了ISAR像旋转角度提取方法和目标姿态变化判别方法;最后,利用雷达实测数据验证了文中方法的有效性。     

三折式光学窗口对航空相机成像的影响

基于平行光通过倾斜的平板玻璃会使光线发生平移的现象,从几何光学的角度分析了三折式光学窗口对航空相机成像分辨率的影响,在窗口玻璃厚度为25 mm,窗口玻璃之间的夹角为45,照相距离为5 000m的条件下,对焦距1 000 mm 的相机成像偏移量进行了分析计算,计算结果成像偏移量为3.34 m,大于设计要求的1/3 像元.最后,通过试验检验了成像偏移对相机成像分辨率的影响,分析及试验结果表明,相机焦距、窗口玻璃厚度和窗口玻璃之间的夹角越大,相机照相距离越小,使相机成像分辨率越低,尤其是采用三折式窗口玻璃的长焦距相机,不适宜在较近照相距离下照相。     

航空相机扫描像移片上补偿技术

查打一体化是当前航空相机的一个主要发展方向,其中一项关键技术为扫描像移的动态、高精度补偿.基于面阵探测器的时间延迟积分(TDI)扫描像移补偿方式相比于光机式的像移补偿方式具有天然的优势,然而当前的面阵探测器TDI像移补偿精度是像素级的,进一步提高查打一体化相机分辨率遇到了瓶颈.针对于此本文首先介绍了查打一体化航空相机工作原理,然后针对帧转移CCD的特性建立了电荷行间转移的数学模型与电荷转移像移的调制传递函数模型,在此基础上提出了一种查打一体化航空相机扫描像移的片上补偿方法,采用该方法可将西相位面阵TDI CCD的像移补偿精度提高至1/2φ像元.最后搭建了实验平台并给出了二、三、四相位面阵TDI CCD电荷转移像移对遥感图像质量的影响,同时也证明了提出的方法能够显著提高图像质量.     

利用LSF实现推扫式遥感相机的自动调焦

为实现推扫式遥感相机自动调焦,结合推扫成像的特点提出了利用LSF作为图像质量评价函数来指导自动调焦的方法。该方法利用了LSF和MTF的傅里叶变换关系。经过边缘检测后,搜索刀刃边缘区域,提取边缘扩散函数ESF,并通过求导得到像元尺寸级的LSF;然后利用最小二乘法作LSF的曲线拟合得出亚像元尺寸级的LSF,并且由LSF的重要参数σ得到图像质量评价值(IQE)指导推扫式遥感相机的自动调焦过程;通过实验对该方法的准确性和实时性做了验证,并给出了调焦精度的计算方法,最后利用IQE改变步距的爬山坡法实现调焦过程,提高了对焦速度及可靠性。实验结果表明:调焦精度可达到0.1倍焦深,调焦一次动作不超过0.2 s。说明该方法在实时性和准确性的方面都得到了较好的体现,为推扫式遥感相机实现自动调焦提供了可能性。     

线推扫式高光谱相机侧扫成像几何校正

线阵高光谱相机侧扫成像可以有效解决卫星遥感影像无法获取建筑物立面光谱数据等问题。阐述了课题组集成开发的线推扫式高光谱遥感监测系统组成部分及关键技术指标等;根据地面侧扫成像特点,详细推导了适合于线推扫式相机地面侧扫成像几何校正模型;给出了地理参考影像格网划分和重采样方法,并对数据采集过程可能出现的漏采现象提出解决方案。通过大量地面模拟实验,验证了线阵影像几何畸变校正算法的有效性及鲁棒性,为同类产品的地面应用提供参考。     

推扫成像中针对细分采样累加的反降晰算法

为了降低细分采样累加方式对线列推扫成像清晰度的影响,利用孔径函数的变换,提出了相应的反降晰方法,实现了同一个位置上的像元累加,使得推扫方向上的孔径函数和线列方向等同,消除了累加过程中像元位移的影响.在细分采样累加倍数为4的情况下,Nyquist频率处的传递函数值提高7%.通过对反降晰算法的仿真采样验证,结果表明本算法完全可以达到预定要求,算法简单,只需少量加法器,在目前的成像仪电路中稍微修改可编程芯片即可投入工程应用.     

异步推扫式遥感立体成像仿真系统

对三线阵CCD推扫式遥感立体成像方式进行了讨论,研究了推扫式遥感成像模型中的光学共线方程成像模型,分析了地形地貌梯度对推扫式遥感成像过程的影响.最后,在基于不变轨和固定姿态的前提下,以高斯合成曲面模拟三维地形地貌梯度,用数学仿真的方法验证了地形地貌梯度对推扫式遥感成像精度的影响,并结合嫦娥一号数据进行了分析.实验结果表明:推扫式遥感立体成像过程中,地形地貌起伏的梯度变化在飞行方向上引入了相邻轨图像的信息重叠或遗漏,在推扫方向上引入了投影误差.     

细分采样叠加技术在推扫式长波红外成像中的应用

在推扫式长波红外成像系统中,由于强辐射背景的存在,探测器的饱和积分时间只占像元驻留时间的十分之一甚至几十分之一,针对这种情况,将细分采样叠加技术应用在该类成像系统中,可以有效地利用推扫成像方式相对于机械扫描成像方式在驻留时间上的优势,达到提高系统信噪比的目的.文中首先针对短积分时间长波红外探测器的特点阐述了细分采样叠加技术原理,从理论上分析了叠加对PTF和图像信噪比SNR的影响.接着简要叙述了基于细分采样叠加技术的长波红外成像系统的软硬件研制情况,最后通过成像实验,验证了系统所采用的各种方法的有效性.     

宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。     

基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟

针对当前块匹配方法进行飞行器姿态视景模拟的拟合度不高的问题,提出一种基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟方法,进行飞行器姿态的3D模型建模和纹理映射处理,采用模板匹配技术进行飞行器姿态模型的状态信息特征分析和渲染,实现飞行器姿态的实体模型三维重构。在OpenGL环境中进行实体建模,仿真结果表明,采用该方法进行飞行器姿态模拟的拟合精度高,图像渲染的输出信噪比高于传统方法,具有较好的视景仿真效果。     

激光对推扫相机的干扰

针对激光对推扫相机干扰效应及其干扰机理等疑难问题,构建了一套推扫相机激光干扰实验系统.描述了实验系统组成、实验方法和步骤,开展了激光对推扫相机干扰实验,给出了实验结果.从线阵CCD探测器的结构和图像处理层面出发,对出现的干扰现象进行了机理分析,利用实验数据拟合出了相机入瞳激光功率与干扰面积的对应关系,分析了影响推扫相机输出图像上激光干扰面积的主要因素,并与激光对凝视相机的干扰进行了比对分析.该研究成果可应用于激光对推扫相机干扰效果评价和相机激光防护研究等方面.     

基于BRDF的空中目标红外成像建模与仿真

提出了一种空中目标的红外成像仿真方法.根据能量守恒定律,利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程,求解表面温度场;选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性,提高面元红外反射的真实感.综合考虑空中目标的几何模型,目标自身红外辐射和对背景的反射辐射,结合计算机图形学相关理论,渲染输出空中目标的红外图像.成像仿真的方法为空中目标的探测、识别和跟踪提供了参考依据.     

The impact of misregistration on change detection

The impact of misregistration on the detection of changes in land cover has been evaluated using spatially degraded Landsat MSS images, focusing on simulated images of the normalized difference vegetation index (NDVI). Single-date images from seven areas were misregistered against themselves, and the statistical properties of the differences were analyzed. In the absence of any actual changes to the land surface, the consequences of misregistration were very marked even for subpixel misregistrations. Pairs of images from different time periods were then misregistered. For four densely covered areas, an error equivalent to greater than 50% of the actual differences in the NDVI, as measured by the semivariance, was induced by a misregistration of only one pixel. To achieve an error of only 10%, registration accuracies of 0.2 pixels or less are required. For three more sparsely vegetated areas with semiarid climates, a registration accuracy of between 0.5 and 1.0 pixel was sufficient to achieve an error of 10% or less. The results indicate that high levels of registration are needed for reliable monitoring of global change