广域观测圆轨迹环扫SAR成像模式研究

圆轨迹环扫SAR是一种能够实现广域观测的新模式合成孔径雷达,具有高时空分辨率、短重访周期、广域成像的特点,特别是对于低速运动平台,能在短时间内实现对大面积区域的快速观测,观测效率高。该文建立了圆轨迹环扫SAR的运动模型,进而得到SAR回波信号距离模型,在此基础上分析了圆轨迹环扫SAR的信号多普勒特性以及方位分辨率特性,最后探讨了圆轨迹环扫SAR的成像处理方法。计算机仿真结果验证了该文分析结论和成像方法的正确性,圆轨迹环扫SAR是一种可行的广域观测成像模式。     

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。     

轻小型推扫视频一体化相机设计与验证

介绍了一种轻小型推扫视频一体化微纳遥感相机的综合优化设计思路。系统设计时综合考虑星地一体化处理,采用大F数RC系统降低产品光机体积重量;电子学采用商用货架产品加固技术实现高性能同时降低成本,星上数据处理采用数字TDI技术实现面阵相机推扫视频一体化成像,大幅提升成像效能。采用该方法设计的微纳遥感相机具备视频、推扫、条带等多种工作模式,满足不同应用场景需求。该技术在欧比特视频相机等微纳遥感载荷的设计及研制中进行了应用,在轨获取了高品质的视频及遥感图像,在商业遥感载荷市场具有广阔的应用前景。     

航空相机成像技术研究

无论是军事领域战术和战略侦查,或者是民用领域测绘、精细农业、海岸资源勘察和地图导航等应用,随处可见航空相机的身影.本文先介绍了几款20世纪典型的航空胶片相机以及它们的工作方式,然后将航空数字相机按工作方式分成了扫描型航空相机、步进凝视型相机和多镜头数字相机3类,简要介绍了其工作方式的原理及特点,并分别列举了相应的航空数字相机.最后对航空相机发展趋势进行了总结与展望.     

航天相机成像质量评价

航天相机包括航天侦察相机、航天测绘相机、航天多光谱相机及成像光谱仪.航天相机是航天遥感器中最重要的遥感器.在民用方面,它们可用于采矿、城市规划、土地利用、资源管理、农业调查、环境监测、新闻报道和地理信息服务等诸多领域;在军事上,它们可用于情报搜集、国防监测、变化检测、精确测图和目标指引等方面,以跟踪机场跑道、导弹发射井、武器试验场和防御设施等目标的施工进展情况以及部队集结和武器部署等军事活动准备情况.因此,世界许多国家都在积极研制航天相机,进行航天遥感工作.     

一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像算法

较之传统的直线条带SAR模式,圆迹环扫SAR作为一种新的成像模式,能够在短时间内对较大的区域进行快速观测。但是由于其特殊的圆弧飞行轨迹的影响,目标回波信号的2维频谱难以有效获得,从而给后续成像处理带来困难。针对这个问题,该文提出一种基于级数反演法的圆迹环扫SAR成像算法。该方法利用多普勒频率的展开式反演出驻相点展开式系数,进而获得信号的2维频谱,从而有效地实现距离脉冲压缩和距离徙动校正。该方法可通过对两个级数展开式阶数的选取自由控制频谱的精度,利于成像分析及后续处理。最后,点目标的仿真对比结果表明该算法的有效性。     

星载推扫红外传感器成像仿真技术研究

星载推扫红外传感器成像仿真是空间光学探测系统仿真的关键技术之一。文章介绍了星载推扫红外传感器中对目标成像的一种仿真方法。首先介绍了成像仿真原理和流程;然后推导了传感器成像仿真系统中的坐标变换关系、建立了传感器成像仿真模型;最后进行了仿真实验,合成出了部分目标/背景仿真图像。     

TDICCD相机成像系统地面检测设备设计

针对TDICCD成像系统在研制过程中对地面检测的各种需求,设计了一套地面检测设备,按照功能划分为供电仿真系统、测控仿真系统、485总线监视系统、图像数据采集系统等。设计出的地面检测设备已经成功配合完成了某遥感相机的研制,并交付使用。实验证明该系统工作稳定,灵活可靠,满足了TDICCD成像系统检测的要求。     

星上TDI CCD相机成像工作模式的配置与管理?

为了解决星上TDI CCD相机成像工作模式较多、工作模式切换时间较长、配置效率较低等问题,提出了一种高效、可靠的成像工作模式配置和管理方法。首先,分析了星上TDI CCD相机成像单元的内部结构和工作特点;其次,针对成像工作模式中大量的轨道参数、姿态参数和时间参数,结合相应的图像数据提出了一种成像工作模式的有效管理方法;然后,对成像工作模式中比较重要的配置参数(增益、偏置、积分级数和行频)的配置过程分别进行了详细的介绍;最后,对五个增益配置点下TDI CCD相机的响应度进行了检测,同时在4级和8级的积分级数下进行了外场成像试验。实验结果表明:所提出的配置方法准确、可靠,TDI CCD相机响应度的线性较好,且外场成像质量较好、层次分明,实现了星上成像工作模式的有效、可靠的配置和管理。     

环视SAR成像处理中的几何失真校正方法

环视合成孔径雷达（SAR）工作于波束扫描模式,雷达天线以垂直地面方向为轴线作圆锥扫描,实现对载机周围360°范围内的聚焦成像。为了研究环视SAR成像处理中几何失真校正问题,通过波束扫描至空间不同位置处的成像几何关系,分析了成像过程中引起几何失真的机理,提出了一种基于子图像素实际地理坐标的几何失真校正方法。利用文中给出的方法对实测环视SAR数据进行处理,得到无几何失真的SAR图像,证明该方法有效。     

航空红外相机自动调焦设计

为克服恶劣复杂的航空环境给系统带来的失焦现象,系统中引入自动调焦模块。通过采集、分析不同程度失焦的中波红外图像序列,对空域内几种调焦评价函数的灵敏度、无偏性、稳定性、计算速度等指标进行测试和验证,最终得到适合于红外成像自动调焦系统的调焦评价函数。为了提高该调焦评价函数的信噪比,提出了一种基于图像预处理的信噪比改善算法,保证函数在正焦面两侧呈单调性。最终制定出粗细结合的快速爬山搜索策略,先以大步距进行粗略调焦缩短时间,再用低于半倍焦深的小歩距精细调焦保证精度。基于640×512中波制冷探测器,搭建了一个焦距为300 mm、F/2的卡塞格伦折反式红外光学系统。试验结果表明该自动调焦模块可以保证实时性和准确性,满足具有较大噪声的红外成像系统的需要。     

高动态科学级CMOS相机设计与成像分析

为了满足高动态范围高灵敏度的全局曝光模式下成像系统的需求,基于CIS-2521科学级CMOS图像传感器设计了一个相机系统,通过分析CIS-2521芯片像素读出结构特点,通过芯片内部模拟相关双采样与FPGA片内数字域相关双采样完成相关四采样算法,列向噪声去除效果明显。通过设计曲线拟合双增益通道图像数据合成输出,保证了系统成像有较高输出动态范围。相机常温下输出图像峰值信噪比达62.9dB,采用半导体制冷后输出图像峰值信噪比74.3dB。根据EMVA1288标准实测相机动态范围达到78.2dB,设计的相机系统实现了每秒50帧2 560×2 160像素,16bit深度高清晰度高动态范围图像的实时全局曝光成像输出,能够满足低照度条件下的高帧频高动态范围成像的需求。     

三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术

三维扫描激光雷达能够主动获取目标的三维信息,其高速数据采集与传输是三维实时成像的技术瓶颈之一。自主设计一款地基三维扫描激光雷达系统,利用数据采集与控制系统实现点云三维成像。激光雷达系统硬件设计包括发射与接收单元、测距单元和扫描单元,用于获取目标的三维点云数据。激光雷达系统软件设计包括上位机程序、下位机程序和USB固件程序设计,实现点云数据从下位机到上位机的采集、传输和存储,及上位机数据解析和实时成像。通过多个场景实验,结果显示三维扫描激光雷达系统具有厘米级别的测距误差,可以实现三维实时成像。     

航天相机的特殊结构与地面图像处理技术研究

为了提高航天相机遥感图像的地面分辨率，分析了法国Spot-5卫星应用的一项专利技术，给出了五种可能的航天相机CCD器件特殊结构及其相应的地面图像处理技术方案，具体描述其中三种方案和典型实验结果。仿真结果表明，此项研究和技术方案对航天相机的设计、卫星遥感图像的处理与应用具有重大的实际意义。     

基于同名点追踪的空间相机成像拼接配准模型

分析了已有图像配准算法在遥感图像拼接配准方面面临的问题。根据空间相机TDICCD交错拼接的成像特点,提出了一种基于同名点轨迹追踪的成像拼接配准模型。通过建立辅助空间坐标系下的中心投影共线方程,将像点、摄像中心、景物点建立严谨的数学关系,可精确实现对同名像点在像面上的轨迹追踪。结合TDICCD在像面上的位置约束,计算图像上同名像对的纵向偏差像元数和横向偏差像元数。最后结合相机在轨所成条带图像和卫星辅助数据进行分析,选取多组像点进行配准,同名像对配准误差小于1 pixel,经验证模型算法可行。相比传统的遥感图像配准算法,该方法不需要已知图像内容,为一种严格的几何意义上的配准,具有很强的适应性和预测性,已应用在型号相机的地面复算,易移植应用于其他类型空间相机的图像配准与拼接。     

基于速度矢量模型的圆轨道空间相机偏流角实时补偿

偏流角是影响线阵CCD 相机推扫成像性能的重要因素。为实现在轨有限计算资源环境下偏流角的快速计算,根据圆轨道卫星飞行与地物随地球自转的速度矢量运动关系,建立了适用于圆轨道正视与前后视成像的偏流角模型,给出卫星飞行过程中星下点相对地物的运动速度矢量作角向振动的数学表达式。根据该模型提出基于旋转CCD 方式的偏流实时补偿方案,并搭建偏流校正成像模拟平台进行了实验验证。仿真和实验表明,速度矢量模型具有更高的计算效率,计算精度和稳定性与坐标变换模型和轨道要素模型一致,能够将偏流导致的图像MTF 下降抑制到5%。该方案适用于 TDICCD 相机与三线阵CCD 立体测绘相机的偏流实时调整机构开发工作。     

Emerging imaging sensor technologies from aerospace to healthcare

The identification and transfer of imaging solutions into different technological areas will create potential advanced solutions in different domains of science and technology. Amongst the technologies considered are the multimedia imaging detector and molecular bioelectromagnetics. It is concluded that the new imaging technologies are expected to play an important role in the civilian and military applications of the next century     

音圈电机驱动的航空相机像面扫描系统

航空相机执行机构的核心是像面扫描系统,要求高扫描精度、高扫描频率、体积小、结构简单,否则成像模糊、成像帧频低。国内外低精度的扫描机构采用旋转电机外加凸轮、齿轮、涡轮蜗杆等机械传动机构将旋转运动变为直线扫描运动,搭建的像面扫描系统体积大、结构复杂、智能化程度低与未来相机的发展趋势不吻合。设计的新型高频高速像面扫描结构,直线往复扫描运动执行机构选用音圈电机,像面扫描方式为矩形扫描方式。为满足指标要求,采用音圈电机持续力控制和滞后超前控制相结合的控制策略。实验表明,线速度103 mm/s,线性行程0.2 mm 时,实现了扫描频率15 Hz,稳速精度0.2%,满足了工程要求。     

多航迹圆迹SAR三维联合稀疏成像方法

多航迹圆迹SAR具备三维成像能力,但受多次航迹观测,在高度向采样不足以及目标多角度观测散射特性变化等因素影响,多航迹圆迹SAR三维成像性能还需进一步提高,以满足后端目标解译的需求。文中综合利用成像场景在距离、方位和高度三个维度的稀疏分布特性,建立联合稀疏重构模型,实现高分辨率三维成像。进一步,针对建筑物等人造目标后向散射特性随角度变化剧烈的问题,采用分子孔径稀疏约束成像后进行子孔径非相干叠加的方式,以提高最终三维成像结果的信噪比等性能,在进行联合稀疏重构时采用分子孔径处理提高了目标的可解译度。Gotcha实测停车场数据中圆台Top-hat和Toyota Camry轿车的三维成像实验验证了方法的有效性。