大气湍流参数对图像退化效果影响的研究

对远处目标进行观测时,大气湍流是影响成像质量的主要因素,使得观测到的目标图像是严重抖动和模糊的。研究几种大气相关参数对图像退化的影响,总结了影响图像退化的主要的大气湍流相关参数,对退化图像的特征进行了分析。采用包含湍流内外尺度影响的波结构函数、折射率谱以及成像系统退化函数的改进的Kolmogorov谱湍流退化模型,该模型引入更完整的先验约束条件,更接近于大气湍流的物理特性。通过该退化模型对大气湍流相关参数进行仿真研究,对图像退化进行理论描述,总结了对图像退化影响的主要的大气相关参数。对进行湍流相关参数的测量和湍流退化图像校正的复原算法的研究具有重要意义。实验结果表明大气相干长度和格林伍德频率是影响图像退化主要的大气湍流相关参数。     

基于改进的Kolmogorov谱湍流模型的图像退化研究

大气湍流干扰空中目标的成像探测,使得观测到的目标图像是严重抖动和模糊的。文章研究了这些抖动和模糊效应,总结了湍流流场的统计特性和光在大气中的传输特性,具体分析了湍流效应退化图像的特征。采用包含了湍流内外尺度影响的波结构函数、折射率谱以及成像系统退化函数的新退化模型,相比Kolmogorov谱模型,该模型引入了更完整的先验约束条件,更接近大气湍流的物理特性。通过对计算结果进行分析,验证了退化模型的合理性,并对图像退化给出了定量的描述。对进一步进行湍流效应退化图像校正算法研究具有重要意义。结果表明采用了改进的Kolmogorov谱模型的图像的退化效果更加接近真实的退化情况。     

采用改进的退化模型恢复湍流降质图像

采用考虑湍流内外尺度影响的退化模型来恢复大气湍流降质图像,运用包含了湍流内外尺度影响的波结构函数、折射率谱以及薄透镜成像的退化函数导出了新的退化模型。相对由Kolmogorov谱推导出的模型,该模型引入了更完整的先验约束条件,更接近大气湍流的物理特性。针对飞机目标湍流退化图像,利用约束最小二乘滤波的方法对该退化模型进行了复原验证,模拟结果表明了该模型比较理想,恢复效果较好。     

激光主动照明成像技术:分析和实验证明

激光主动照明成像技术是以近红外激光作为照明光源,对低照度情况下,远距离目标进行探测成像.由激光照射到待探测的目标上,用CCD相机对目标进行拍摄,分析了大气后向散射对成像系统影响,并利用距离选通技术可大大增加目标探测能力和探测距离.实际大气条件下的激光照明成像实验,对理论进行了验证.     

基于大气调制传递函数的天气退化图像复原方法研究

描述了天气退化图像形成的原因,及其复原原理,并基于大气调制传递函数建立了图像退化的物理模型,阐述了大气调制传递函数及其两个分量湍流调制传递函数和气溶胶调制传递函数的预测方法,利用得到的大气调制传递函数的估计值,对天气退化图像进行复原,仿真结果表明了该方法能够有效地对天气退化图像进行复原.     

图像法描述强激光远场空域分布的实验研究

在分析利用光电靶获得的激光光斑图像的基础上,提出采用CCD图像记录和能量值同步采样的测试方法来获得强激光远场的空域分布情况,通过实验对远场激光光斑进行图像拍摄和能量值抽样采集,并对结果进行分析处理,获得了激光束透过大气后的空域分布实际情况.     

激光照射光斑检测方法

在激光照射性能监测系统的外场试验中,大气湍流等环境因素降低了光斑检测的准确性;同时传统的光斑检测方法在处理高分辨率CCD图像时速度较慢,难以满足实时处理的要求。为解决以上问题,提出一种激光照射光斑检测方法。首先采用自适应阈值法和投影法相结合的方法,将图像分割出一个或多个待检测区域;再根据靶板与成像系统的空间关系,预测当前光斑形态,并制作检测模型,对待检测区域进行相似度检测确定最优目标区域;最后对最优目标区域采用连通域分析提取光斑。实验结果表明：对于分辨率为1392×1040的图像,不仅能准确检测出光斑,还提高了检测速度,实现准确、稳定、快速的检测光斑,为激光照射器性能的评估提供可靠、有效的依据。     

基于图像特征分析的智能机械手控制系统设计

针对传统机械手的不足,构建了一个基于图像特征分析的智能型分拣机械手控制系统。利用CCD摄像机获取工件图像,由核心软件分析图像特征,依据判定规则实现气动机械手的分拣操作。实验结果表明此控制系统工作流程是可行的,算法设计是有效的。     

线阵CCD图像的弱小目标检测算法

为解决在复杂室外环境中,受到特殊因素干扰时获取的线阵CCD图像目标检测率低的问题本文提出了一种基于视觉显著性的线阵CCD图像弱小目标检测算法.该算法根据线阵CCD图像的特点,构建了新的特征向量,设计了与目标形状相似的双窗口进行多特征比较,通过计算中心与周围像素邻域窗口特征向量的相似性来表达各个像素的显著程度,得到图像的显著度图,将显著度图聚类,分割出包含目标的一类,从复杂的背景中提取出弱小目标.经过实验对比分析表明,与传统目标检测法相比,该算法可以更有效检测出线阵CCD图像中的弱小目标.     

TDI-CCD图像传感器电荷包总转移效率分析

针对TDI－CCD图像传感器中电荷包的转移损失问题，严格而详细地分析了TDI－CCD图像传感器中电荷包转移过程，建立了TDI－CCD图像传感器的电荷包总转移效率的数学模型。     

非质点飞行器模型的大气紊流仿真

在大展弦比飞行器的飞行仿真中,通常需要建立飞行器的非质点模型,针对非质点飞行器模型的仿真需求,提出一种能为飞行器多个局部位置同时提供大气紊流数值的仿真方法.利用相关函数法生成飞行器质心沿飞行轨迹方向的大气紊流数值,根据质心处的大气紊流数值和相关关系,采用蒙特卡洛方法求解出飞行器非质心位置的大气紊流数值,从理论上证明该方法所生成的大气紊流数值能够满足相关性要求.仿真结果表明,该方法在满足飞行器多个位置大气紊流数值沿飞行轨迹方向相关性的同时,还保证了各个位置点之间的相关性,适合非质点飞行器模型的大气紊流仿真.     

大气湍流对激光信号传输影响的研究

在不同的大气条件下,分析和研究了大气湍流对激光信号传输时所产生的强度起伏、光束漂移、扩展和相位起伏及到达角起伏等现象,并在此基础上设计了相应的实验方案,对各种效应进行了具体测试。实验结果表明,随机大气信道湍流效应对激光信号传输的影响很大,在不同的条件下,大气湍流效应的不同影响程度、湍流的强弱与阳光的强烈程度有关。晴天中午前后最强,其他时间较弱。这为激光大气通信在大气湍流效应方面提供了一定的依据。     

表面活性剂水溶液弹性湍流特性实验研究

弹性湍流是本世纪初发现的一种新的流动现象,发生在具有弯曲流线的粘弹性流体低雷诺数流态下,对其发生机理和特性的认识还很匮乏.利用传统的二维低速粒子成像测速仪和高速动态粒子成像测速仪(PIV)实验研究了自由面旋转流中的弹性湍流的统计特性.对PIV测得的低雷诺数表面活性剂(十六烷基三甲基氯化铵)溶液粘弹性流体旋转流中水平面和子午面内的速度场进行了流型观测.结果表明实验测量的弹性湍流以大涡运动为特征,表现出在时间上随机而在空间上光滑的特性.     

使用Vega传感器模块进行红外图像仿真

针对红外图像获取耗时长,费用高的特点,提出利用Vega传感器模块建立红外成像仿真的方法.该方法首先使用Creator软件建立带纹理的三维模型,然后使用TMM和MOSART工具分别对红外纹理和大气环境进行建模,最后使用Vega传感器模块进行红外图像仿真.实验结果显示建模效果较好,成本低,易于工程实践.     

大气光传播研究中的湍流谱与间歇性

指出湍流大气中光传播理论分析与数值模拟方法存在的问题,简要分析了湍流谱的适用性与局限性,考察了湍流特征尺度在光传播问题中的作用,构造了与实验结果相符的湍流温度场的间歇性模型,为分析湍流间歇性对光传播的影响奠定了基础     

Influences of Atmospheric Turbulence on Image Resolution of Airborne and Space-Borne Optical Remote Sensing System

The atmospheric turbulence has influence on theoptical remote sensing systemas well as onthe astro-nomical observation.In1966,Fried considered thatatmospheric turbulence placed an upper li mit on thei mage quality of ground objects obtainedfromhigh al-titudesinthe air or in space[1],the ground resolutionli mitδcaused by atmospheric turbulence can be gotby[2]δ=π-1/2zλ/r0,(1)whereλisthe wavelength;zisthe altitude of opticalremote sensing system;r0is the coherence length.Applying Eq.(1),Fri…     

各向异性大气湍流中涡旋Lommel光束传输特性

为了更有效地减小光波大气传输中湍流的影响,探索减缓湍流效应的措施,基于涡旋光束和大气湍流中光传输的马尔科夫近似理论,应用将涡旋光束分解为柱坐标中螺旋谐波叠加的方法,推导得到无衍射洛默尔涡旋光束在考虑内外尺度的各向异性非科尔莫戈罗夫大气湍流中传输的接收功率和串扰功率模型．分析了洛默尔光束在不同强度和不同程度各向异性湍流中传输时波束参量和湍流参量对不同轨道角动量模光束的接收功率和串扰功率的影响．结果表明,随着湍流各向异性程度的增加,各个轨道角动量模的接收功率增大,串扰功率减小．非科尔莫戈罗夫谱幂指数的变化对接收功率和串扰功率的影响较大,且洛默尔光束形状接近于圆对称模式时能更好地减缓湍流的影响．理论推导表明,在各向异性大气湍流中洛默尔光束的传输性能要优于多汉克-贝塞尔及拉盖尔-高斯涡旋光束．     

Science and technology of atmospheric effects on optical engineering:Progress in 3rd quinquennium of 21st century

Brief introduction with remarks is given for recent work in optical properties of turbulent and turbid atmospheres and their effects on optical engineering. Emphasis about turbulence investigation is paid on spatial structure characteristics of optical turbulence,turbulence profiling with lidar technology, and turbulence prediction based on mesoscale atmospheric model. Discussion of turbid atmosphere study is focused on light scattering by non-spherical aerosol particles, high resolution atmospheric transmittance from solar radiation measurement, total sky imaging with high spectral resolution, and the modulation transfer function of a turbid medium. Key points about light propagation through turbulence include non-Kolmogorov turbulence effects, probability distribution models of scintillation, and combined beam propagation. Atmospheric effects on quantum communication are discussed, and statistical characteristics of atmospheric effects on optical engineering are introduced.     

基于序列图像的湍流退化图像复原方法研究

提出一种基于序列图像的湍流退化图像复原方法,该方法通过非刚性配准技术对湍流退化图像的变形进行校正,对校正后的图像再通过滤波的方法去除图像中残存的噪声,最终得到复原图像。实验表明,使用该方法对湍流退化图像进行复原能够得到较好的复原结果。