基于精确模型和逆投影的超大视场红外图像畸变校正

针对超大视场红外图像畸变大、与人眼视觉差异明显的问题,提出了一种基于精确模型和逆投影的超大视场红外图像畸变校正算法以改善其视觉效果.该算法首先利用精确模型对超大视场红外相机成像中的物、像关系进行描述;然后,针对红外图像像素采样率不高的缺点,利用较为精确的三次卷积插值法对图像进行插值来补全成像信息;最后,根据校正图像上的待赋值像点的坐标,结合校正模型和超大视场红外相机精确模型,计算该像点逆投影到插值图像时的对应坐标,并以最近邻像点像素值作为校正后图像像点的赋值.车载道路场景下的超大视场红外图像畸变校正实验结果显示,所提出的算法图像校正结果边界清晰、无锯齿效应,对场景中的直线平均还原偏差小于0.35 pixels,表明该算法对超大视场红外图像畸变校正具有较好的适用性.     

应用于校正扩展视场偏差的红外成像测量方法

介绍了一种可扩展视场红外光学系统的工作原理,针对系统初始化后由于楔形镜装配误差引起的视场偏差对成像的影响,设计了一种校正该光学系统视场偏差的红外成像测量方法。通过计算机视觉技术在目标运动轨迹测量中的应用,把该技术与红外成像系统进行结合;用红外成像系统对运动目标成像,将目标的运动轨迹视为序列离散点,利用计算机视觉技术对这些离散点进行轨迹检测,并采集这些目标连续运动过程中的离散点图像。后期通过对采集的目标运动轨迹原始图像进行像图像处理,运用编程仿真构造目标的实际运动轨迹,最终完成了可扩展视场红外光学系统视场偏差的校正。结果表明,基于计算机视觉技术的红外成像测量方法能够很好地实现运动目标的轨迹测量。     

一种飞机目标的瞄准点选择方法

随着红外成像制导武器与目标不断接近,目标图像在跟踪末端快速增大直至溢出视场,因此必须跟踪目标的局部特征。为了有效摧毁目标,应选择其要害点作为瞄准点,通过分析飞机的红外图像特征,提出了以飞机尾焰为参照确定瞄准点的方法,该方法对飞机机身图像的质量要求不高。仿真结果表明了该方法的有效性。     

结合物镜测试的梯度约束显微成像质量提升方法北大核心CSCD

光学显微数码成像系统中,光学退化是影响图像质量的重要因素。结合物镜测试,提出了一种结合分视场点扩散函数估计的梯度约束显微图像复原方法,并应用于显微镜以形成质量提升系统。通过物镜调制传递函数测试,分视场计算获取点扩散函数;引入零阶范数梯度约束作为正则化项,设计基于该约束的快速复原方法;并采用渐变加权拼接方法实现分视场复原结果的无缝拼接。对不同物镜下的显微图像进行了复原测试,并采用评价方法进行评估。结果表明,本文方法给出的显微图像复原效果好、运行速度快,对尺寸为2048pixel×1536pixel的图像只需1.62s,适用于显微成像系统。     

BP神经网络用于大视场显示设备的畸变校正

大视场光电成像显示设备中会出现光学系统引起的图像几何畸变现象。为了提高显示设备畸变校正效果,并克服传统BP算法存在局部极小点、收敛速度慢等缺点,采用了基于优化理论的LM算法来改进传统BP神经网络算法。提出一种含有双层隐含层的BP神经网络畸变校正方法,可在不确知畸变数学模型情况下,实现自适应地建立畸变图像与原始图像之间的高精度映射关系。在Matlab平台上进行算法的深入分析和比较。仿真结果表明,双隐含层BP神经网络算法易于实现、数据处理能力强、校正精度高。与多项式拟合方法的畸变校正模型相比,基于双隐含层BP神经网络算法的畸变校正模型的各项精度指标提升显著。     

光电经纬仪红外图像自动化分区畸变校正

针对光电经纬仪短焦、大视场红外图像光学、机械、设备组装引入畸变较大的情况,借助光电经纬仪硬件平台,设计了自动打点控制、图像采集程序,并使用了分区修正靶面畸变的算法。试验表明：分区后,使用最小二乘法迭代模型系数,用于后续的精度计算,可以显著提高全视场测角精度。原有的人工打模型点时间为3.5 h,使用伺服自动控制打模型点方法后,可以在20 min内完成。     

应用于无人机平台的红外图像拼接技术研究

利用非制冷长波红外热像仪设计了红外图像拼接系统,提出可以应用于无人机平台的红外图像拼接方法。目前的红外图像拼接方法基本都是对经过亮度和对比度增强处理的图像进行拼接,当采集图像的场景不同时待拼接红外图像之间会存在亮度差异,导致最终拼接图像中存在明显接缝。为解决此问题,提出改进的红外图像拼接算法,对未经过亮度及对比度调整的14 bit红外图像进行拼接,然后对拼接图像进行畸变校正,最后将14 bit拼接图像通过平台直方图均衡算法压缩到8 bit灰度范围显示,提高红外拼接图像的对比度。实验结果表明:当相邻两幅待拼接图像的重叠视场不小于单幅红外图像视场的15%时,该方法具有较好的场景适应性,可以实现红外图像无缝拼接,拼接图像重叠区域过渡平滑,畸变校正后的拼接图像更加符合真实场景。     

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。     

应用幸运成像技术的宽视场自然目标高分辨率成像

大口径地基望远镜的成像分辨率严重地受限于大气湍流,尤其对于宽视场成像。在宽视场成像中,由于大气湍流的影响,点扩散函数远远不满足位置不变性,呈现出局部变形和运动模糊的综合效应。传统的短曝光成像方法不能适应宽视场目标成像,幸运成像技术能够通过分块选取-配准叠加得到分辨率较高的输出图像。主要描述了自然目标的宽视场成像观测,并从不同分块数目和选取比例两个方面对图像进行了事后处理。实验结果表明,4×4矩形的图像分块方法在中等湍流条件下能够获得较好的效果,而在较好的照明条件下选取最好子图进行配准输出对于宽视场成像观测更为合适。     

大视场光学显示设备图像畸变校正算法

在大视场光学显示设备中,画面会因畸变而严重变形.为了使最终的成像结果不发生畸变,根据大视场光学显示设备的畸变特性,选择适合的校正方法并进行优化,提出对称变换法和改进的双线性插值法,对像源图像进行预处理,消除畸变带来的不利影响.给出了较为全面的算法性能衡量指标,利用Matlab和VC++6.0对校正算法进行详细的仿真和深...     

红外点元探测器扫描成像方法研究

针对传统红外面阵探测器成像存在分辨率低、视场范围窄、非均匀性的问题,提出一种基于红外点元探测器的扫描成像方法。该方法首先利用微型电机驱动扫描镜依次获取物体表面的红外热斑,经光学镜头聚焦到红外点元探测器,进行光电转换;然后经信号处理板采集、处理后生成红外灰度图像;最后利用多阈值分割的伪彩色映射模型,将灰度图像转换成伪彩色图像。实验结果表明：红外点元探测器扫描成像方法能够实现红外场景的大视场、高分辨率成像,且点元探测器加工制造简单,价格低廉,有效突破了传统大面阵成像的高昂成本限制,更加有利于红外成像技术的推广和应用。     

彩色大面阵数字航空遥感相机技术的研究

提出了一种以彩色大面阵CCD探测器作为成像介质的大视场数字航空摄影相机设计技术。采用对称Russar型光学系统,在获得了大视场角的同时最大程度的降低了光学畸变;设计了精确的微位移传动系统移动CCD探测器以补偿前向像移,提高了相机的动态分辨率;设计了一种双叶片的中心式机械快门,获得了宽范围的曝光时间控制,保证了探测器的均匀曝光及合适的图像重叠率。地面及空中成像测试中相机的静态分辨率达到了CCD特征频率的要求,获得了清晰的航拍彩色图像,表明相机的各项技术性能满足要求,该相机技术已应用到国土资源的遥感普查中。     

红外双波段/双视场导引头的光学设计

现有对地捷联导引头多数采用红外单波段和单视场相结合的方式对目标进行匹配和截获,然而该种方式在日益复杂的战场环境下易受目标/背景特性复杂程度、探测器性能、视场大小限制等因素的影响。在保留了某型捷联导引头原有单一的中波红外大视场的基础上,加入了长波红外大小两个视场,提出了一种新型的红外双波段/双视场导引头。通过利用中长波双波段的图像融合和长波红外下的双视场切换,突出目标与背景特征信息差异,可以有效提高导弹对目标的截获概率。采用CODE V软件设计了光学系统。整个系统采用共孔径式光学设计,具有较好的成像质量,满足系统要求。     

宽光谱可见-短波红外成像光学系统设计

针对目前的红外成像光学系统在机器视觉工业检测领域难以同时实现成像质量好和结构紧凑设计的问题,提出了一种宽光谱可见-短波红外成像光学系统的设计方法。运用光学设计软件ZEMAX设计了一种适用于可见光和短波红外的红外成像光学系统。该系统由7组10片透镜组成,利用多组双胶合透镜来消色差,在第15个面使用非球面提高成像质量,最后对系统的成像质量进行研究。设计结果表明：该系统的的工作波长为0.4～1.7μm,全长为79.6 mm,F数为2.8,焦距为25.7 mm,畸变小于1.4%,调制传递函数值在奈奎斯特频率100 lp/mm处均大于0.4,接近衍射极限,成像质量良好。该系统可以对光滑表面的装配件进行缺陷检测,具有结构简单、易于加工装调的优点,有助于高效地完成机器视觉检测。     

基于红外波段的大视场谐衍射透镜设计

针对目前光学设计中,通过增加光学元件数量、限制视场角等方法来平衡像差,导致光学系统较复杂的问题,提出了一种基于红外波段的大视场谐衍射透镜设计方法。使用光学设计软件Zemax进行光学设计,使用DLL编写了一种可以自定义的表面面型,使用这种表面进行分区优化,并结合标量衍射理论进行了成像效果分析。结果显示,所设计的谐衍射透镜具有21°的视场角,截止频率(以0.1作为对比度极限)为11.4 lp/mm,并通过实验验证了该透镜的大视场单透镜成像的可行性。     

红外搜索系统步进扫描模式下搜索能力研究北大核心CSCD

步进扫描是红外搜索系统实现大俯仰空间搜索的一种方式,用于探测较大高度范围内来袭目标。由于步进过程中俯仰基线需要不断调整,致使俯仰搜索范围与目标高度的重合存在一定偶然性,其搜索能力很难通过外场试验的方式进行评估。针对采用步进扫描方式的红外搜索系统,分析了目标与搜索系统瞬时视场相遇的规律,以目标与固定基线下红外搜索系统瞬时视场的相遇概率模型为基础,进一步给出了红外搜索系统步进扫描模式下的相遇概率模型,以某红外搜索系统为例,利用该模型对比了两种步进扫描模式的搜索效果,分析了步进扫描模式下不同搜索空域范围对作用距离及相应相遇概率的影响,为评估该类型红外搜索系统的搜索能力和最大程度发挥其能力提供了可以参考的方法。     

大视场曲面仿生复眼光学系统设计

为了解决传统成像系统存在的大视场与高分辨率不可兼得的问题,设计了大视场曲面仿生复眼光学系统。首先,针对所采用的间隔型圆周分层微透镜阵列排布方式,建立了一种曲面仿生复眼光学系统成像原理数学模型;再使用微透镜阵列与转像系统相结合的成像方案解决了微透镜阵列所成的曲面像与平面探测器不匹配的问题;并使用光学设计软件对该系统进行仿真分析及公差分析。设计得到的曲面仿生复眼光学系统总视场为152°,组合系统的焦距为61.14 mm,角分辨率为2.304″,系统总长为16.39 mm。相对传统的大视场成像系统而言,此曲面仿生复眼成像系统的畸变更小、分辨率更高。     

一种新的去除红外图像疵点的加权平均算法

疵点的出现严重地影响了红外摄像器件的成像质量。常用的平均值处理算法或者滤波算法,不但不能有效地处理较大的疵点,反而造成图像失真。提出了一种新的加权平均算法,综合运用标号法和平滑法,并在求均值的过程中对数据加权,处理效果较好,能够有效去除红外摄像系统中的大小疵点,而不影响图像的失真度。