用图像处理技术对航空相机镜头分辨力的测量

介绍了一种以线阵CCD固态传感器取代读数显微镜，能自动测量和实时显示结果的航空相机镜头分辨力测量系统，论述了系统的工作原理、设计及该系统的测量误差。     

面阵CCD航空相机的自动对焦技术研究

航空相机在成像过程中，摄影距离随飞行平台高度发生改变，为满足摄影分辨力的要求，镜头位置要相应调整，利用面阵CCD图像经小波变换后获取的图像边缘特征和CCD交汇测距原理，实现目标距离自动测量和相机自动对焦。     

利用线阵CCD实现航空相机镜头焦距的自动测量

介绍了一种以线阵CCD固态传感器取代读数显微镜，能够自动测量和实时显示结果的航空相机镜头焦距测量系统，论述了系统的工作原理、软件和硬件的设计，并给出了实测数据结果及相对误差分析。     

航空相机光电自准直检调焦系统

为了补偿航空相机在高空中由于气压,温度等环境变化引起的离焦,本文设计了一个基于光电自准直方法的航空相机自动检调焦系统.利用相机内部高对比度光栅进行调焦,有效避免了基于图像处理的调焦系统在目标物对比度较低时调焦失败的情况.采用物方光栅、像方光栅和反射镜摆扫的方式对光强信号进行调制,利于信号的分析处理;采用粗,精结合的遍历...     

飞机大坡度转弯对航空相机成像的影响

飞机姿态变化是影响航空相机成像质量的关键因素,尤其是飞机进行大坡度转弯将影响航空相机照相分辨率和重叠率。采用公式推理、坐标旋转变换等方法详细分析了飞机大坡度转弯对相机照相分辨率和重叠率的影响,并以摆扫型全景相机为例,给出了飞机大坡度转弯时相机的像移模型,分析结果表明:飞机大坡度转弯过程中相机产生的最大前向像移量接近4个像素,需要进行像移补偿;而垂直飞行方向上的最大像移量小于1/8像元,对成像分辨率影响不大。依据分析结果对像移模型进行了简化,为像移补偿提供了理论依据。针对飞机大坡度转弯对照相重叠率的影响,提出了依据转弯半径和转弯角速率调整曝光时间的方法加以解决。上述分析为摆扫相机在大坡度转弯时获取高质量图像提供了理论依据。     

航空相机物镜动态光机热分析与设计

环境温度动态变化时,物镜系统内部出现的温度梯度会导致镜片的折射率、厚度、曲率半径等参数出现非均匀变化,从而造成像质的下降.通过采用合理的温控方案,可以有效地减小物镜温度梯度以改善像质.本文利用光机热集成分析方法,针对一套完整航空相机物镜系统给定的动态温度环境,仿真了航空相机在飞机升空过程中物镜的温度场分布,并据此设计了温度控制方案,提取了相应的物镜面形.利用物镜面形的Zernike系数,得到了物镜系统的MTF以实现动态温度条件下的像质评价.结果表明,设计的温控方案可以有效地减小物镜系统径向和轴向的温度梯度,从而改善物镜性能以满足高分辨成像的要求.     

航空相机光学系统热控设计

为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量,根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数,降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型,并对其在极端工况下的最大漏热率进行了分析计算,得到保持光学系统恒温所需的加热功率,根据计算结果设计了加热回路和分配加热功率。针对热控设计和航空相机的工况进行了稳态和瞬态仿真分析,对加热功率进行了优化。镜头和窗口的稳态温度分布均在(20±1)℃范围内,表明漏热补偿效果较好;瞬态分析结果表明,在飞行拍摄的过程中,温控系统将光学系统的温度控制在17.5℃～20.5℃范围内,满足热控指标要求,为提高光学系统的可靠性和热控设计优化提供了理论依据。     

基于CCD的航空相机自动检焦系统

要使航空相机获得高质量的图像,必须保证镜头的焦距和实际成像面的位置符合技术要求。提出了一种自动检测航空相机焦距和是否离焦（实际成像面的位置是否在焦深范围内）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检焦信息,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,由光电线位移传感器和光栅数显表共同作用实现摄像头轴向的精确平移,从而能够确定相机的最佳成像位置和图像尺寸。最佳图像位置用来判断是否离焦,最佳图像尺寸用来计算焦距。使用该系统对航空相机镜头焦距的检测准确率达到99.87%、是否离焦的判断与试飞结果完全相同。     

航空相机的像移计算及其补偿分析

航空相机拍照时难免会产生像移,要提高成像质量和相机分辨力必须进行像移补偿。推导出前向像移、飞行器俯仰、滚动和偏航产生的像移及其误差计算公式,以美国 KS-146 航空侦察相机为例,计算出前向像移的大小数量级在 10-3,而其它像移量大小则为 10-4数量级,提出在航空垂直拍照时前向像移占主导地位,应作为像移补偿的主要方向,同时提出在航空相机设计中通过缩短曝光时间和提高快门精度等途径来减小像移、增强航摄图像的清晰度。     

基于多尺度分析的航空相机自动调焦系统研究

提出了利用面阵CCD交汇测量和图像小波变换边缘特性相结合自动调整航空相机焦距的方法,并给出了该试验系统的硬件和软件设计方案。     

基于单片机的多路数字航摄相机监控系统设计与实现

本文针对数字航测相机的监控系统进行了详细的阐述。在分析了对控制精度及同步性要求、以及人机交互的需求平台的基础上,设计了一种以单片机AT89S52为核心的监控系统。实现了与单路相机系统及导航系统的通讯接口、四个独立相机的高精度同步控制及VGA快视图的实时查看。     

基于扫描反射镜的航空相机前向像移补偿

航空相机航向方向的像移包括飞机前向飞行引起的前向像移以及飞机姿态(俯仰/偏航)在航向方向的分量。本文以某摆扫型航空相机为例,分析了利用扫描反射镜进行前向方向像移补偿的原理,扫描反射镜以二分之一的前向方向像移角速度的速度旋转即可补偿前向像移。文中探讨了两种控制方案,第一种方案将陀螺直接安装在反射镜上,结构设计简单,但控制电路较复杂,且需增加一个陀螺;第二种方案提出利用机械系统增加2:1速比的方法,可以节省成本,且不增加控制系统的难度。经过实际工程实践证明,第二种方案简单实用,可以满足相机补偿要求。     

黑白航空摄影胶片ISO航空感光度和平均斜率的测定方法

黑白航空软片的感光测定越来越多地使用ISO制,本文介绍二种实用的ISO航空感光度和平均余斜率的测定方法。     

股骨骨折手术导航的特点及系统各坐标系之间的变换

新研制的手术导航系统可提供给医生进行股骨手术,利用分别来自髓内钉和电钻上的3个标志点可以建立起各自的坐标系.随后建立了电钻坐标系与髓内钉坐标与世界坐标系之间的变换关系,以及该两个坐标系之间的变换关系.在髓内钉坐标系中的电钻中心线被取出并显示在计算机屏幕上,清楚地为手术医生指明了电钻的位置和方向,以便正确地在股骨上打孔.该方法在实验室模拟手术试验时其定位精度可达0.8mm,满足了骨折手术髓内钉绞锁螺钉孔定位的需要.     

基于USB Video Camera的自动对焦系统

介绍一种应用于USB Video Camera中的自动对焦系统。由USB Video Camera获取的视频图像经计算机进行FFT运算或微分运算,得到其频谱幅值数据或微分幅值数据。计算机根据所得数据判断USB Video Camera中的镜头是否处于离焦位置并控制电机将镜头移到对焦位置。文章还进一步讨论了提高自动对焦准确度的措施,实验结果表明该自动对焦系统能很好地实现USB Video Camera的自动对焦,该系统将使具有USB接口的Video Camera使用更简单方便。     

一种用于外科手术导航的双目视觉简化系统

针对外科手术导航光学定位仪参数标定过程繁琐和对应点匹配歧异性大的问题,进行了双目立体视觉简化系统的研究.运用坐标变换方法一次性标定系统24个参数;选用黑白棋盘格标记物和运用相似性度量原理,简化立体匹配过程、提高立体匹配准确度.利用标定后的系统对标记物之间的距离进行测量,在距双目视觉传感单元1.5 m范围内误差小于1 mm.交叉韧带重建手术导舷模拟实验表明:该系统具有稳定,可靠,标定方法简单,匹配准确,定位精度高的特点,能够满足外科手术导航的要求.