航空相机焦面位置定位量测

提出了一种定位航空相机焦面位置的系统,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焦面定位信息,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,由光电位移传感器控制摄像头轴向的精确平移,根据采集的图像尺寸定位相机的焦面,利用焦面与实际成像面之间的距离判断是否离焦。通过对多部航空相机进行测试,是否离焦的判断与试飞结果完全相同。使用该系统能够判断航空相机是否离焦,进而判断相机能否正常工作。     

利用CCD摄像头测量航空相机的焦面信息

提出了一种测量航空大孔径相机焦面信息的系统,论述了系统的测试原理和组成。系统采用长焦距准直物镜和CCD摄像头接收图像,利用动态扫描、灰度质心法和计算机处理技术,有效地确定最佳图像的位置和尺寸,从而能够实现航空相机镜头焦距的精确测量(误差为0．1％)和实际成像面位置是否正确的精确判断(精确度为100％)。     

图像清晰度评价函数在航空相机中的应用

为消除大气压力和温度的变化对航空CCD相机成像清晰度的影响,减少相机控制环节,设计了一种基于两种图像清晰度评价函数确定镜头焦面位置的自动检焦系统。灰度差分法函数用于较大范围大步长粗检焦,Brenner函数用于小范围小步长细检焦,检焦过程运用爬山搜索法求取评价函数的最大值。这种采用粗精结合的控制方法不仅有效地节省了图像处理的时间,而且提高了检焦的精度。经过光学测试和试验证明,该系统运行稳定,检焦精度为0.01 mm,满足了航空相机焦面位置精度要求。     

基于自准直法的长焦距CCD航空相机的离焦补偿

为了对长焦距航空相机的离焦进行补偿,设计了一种基于自准直的离焦补偿系统.该系统首先采用高度自动化和智能化的光电自准直离焦补偿法实现离焦量的校正,然后通过引入飞机高度数据进行离焦量计算,并通过相应装置实现离焦校正.在校正过程中,采用效率更高的改进爬山算法进行准确焦面定位,利用FPGA硬件系统进行数据处理,并通过VHDL语...     

空间相机连续调焦地面仿真测试系统设计

为使空间相机获得清晰准确的地面目标图像,相机需要依据结构变化对焦面位置进行调整。如果空间相机可以在轨快速对目标景物连续调焦,通过地面下传图像准确判断出最优焦面位置,将会极大提高空间相机的工作质量和效率。为验证连续调焦方法的可行性,提出了一种地面仿真测试方法。采用动态目标发生器和平行光管模拟相机在轨对地面目标成像。应用计算机系统作为目标发生器远程控制、数据处理、信息发送和接收设备,空间相机实时接收飞行器模拟设备发送的命令和工程参数,完成模拟在轨连续调焦。试验结果表明,所设计的系统能够依据图像判断最优焦面位置,满足设计和测试要求。     

异相差分滤波效应的航空相机图像检焦方法

针对航空相机焦面检测的问题,提出了一种基于异相差分滤波器的航空相机焦面检测方法。首先对空间滤波效应自动检焦原理进行介绍;其次使用异相差分检波算法设计异相差分滤波器消除空间滤波信号中的基频成分,增大信号信噪比与振幅,提高检焦精度,并对异相差分滤波器输出信号的频谱进行分析;最后设计成像实验,在5~53.2 mm/s之间根据典型速高比设置导轨移速,进行25次像面检测并选用传统图像检焦算子与差分滤波法的检焦效果进行比较。结果表明:差分滤波检焦法的场景适应性强、灵敏度高,且检焦系统最大误差为45.18 μm,小于光学系统的允许误差76.8 μm,满足工程需求。     

航空相机焦面组件相变温控设计及验证

航空相机焦面组件是机载电子设备中具有严格温度要求的重要组件,其工作期间温度过高产生的热噪声和暗电流将导致成像质量下降。讨论分析了某型航空相机焦面组件热设计的特点,采用封装有相变材料的相变温控系统进行散热,根据结构特点和导热路径,给出了热设计方案。采用有限元数值分析方法,建立了热平衡方程和热分析计算模型,应用热分析软件IDEAS-TMG在给定温度边界条件下进行瞬态仿真分析,给出了组件的热响应性能。热分析结果表明:焦面组件和散热器工作温度范围分别为18～31.1 ℃、18～28.2 ℃。所获得的分析结果能够满足热控指标要求。最后通过热实验对采用相变温控系统的热设计方案进行了验证,验证实验结果与数值分析结果吻合较好,结果对比最大偏差均不超过5%,验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。实验过程中焦面组件和散热器工作温度范围分别为18～32.3 ℃、18～29.6 ℃。     

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.     

基于光斑高斯拟合的大视场星相机定焦方法

针对高精度立体测绘任务对星相机的使用要求,提出了一种基于光斑高斯拟合的星相机焦面定焦方法。首先,搭建了基于星点靶标和平行光管的定焦系统,通过移动靶标在中心和边缘视场获取多幅不同程度的离焦图像;其次,采用基于平方加权的质心定位算法计算各视场靶标点像的精确位置用于像面拟合;然后,采用Gibbs采样/马尔可夫蒙特卡洛法对每个光斑进行高斯曲面拟合,获取星点的高斯半径,通过对各视场的最佳焦面位置进行最小二乘拟合,得到最佳像面。对上述定焦方法进行了试验验证,结果表明星相机在各视场的能量集中度测量值与设计值符合,星相机在轨拍摄的星点图像满足要求。     

基于共焦图像序列的自适应聚焦度量场景深度估计方法

为了估计场景深度信息,提出了基于共焦图像序列的自适应聚焦度量方法。首先,利用相机阵列获取场景多视角图像,用相机阵列模拟一个虚拟孔径相机并合成共焦图像序列。接着,采用自适应聚焦度量方法计算共焦图像序列中每个像素点的聚焦度量值并找出最大度量值作为清晰点。最后,根据相机阵列与共焦图像序列的几何配置估计出场景的深度。此方法提高了场景中深度不连续处的准确度,能较准确地恢复出场景的深度信息。     

Visibility的航空遥感相机自动焦面检测方法

为了解决航空遥感相机自动焦面检测的问题,提出了一种利用空间滤波测速（SFV）原理进行航空遥感相机自动焦面检测的方法。首先,在焦面检测过程中,采集线阵CCD输出图像的Visibility值,利用SFV信号的Visibility值与离焦量之间的关系,通过搜寻SFV信号Visibility最大值找出最佳的成像焦面位置;其次,对空间滤波测速原理及Visibility与离焦量的关系进行了介绍;最后,对设计的实验装置在5~53.2 mm/s的典型像移速度下进行了20次焦面检测,结果表明最大测量误差均方值为46.25m,小于航空遥感相机光学系统的检焦误差宽容度（76.8m）,能够满足航空遥感相机的自动焦面检测精度要求。     

阵列相机图像邻近目标超分辨方法

空天威胁目标通常距离成像系统较远,导致其在图像中信噪比低、尺寸小,即呈现为弱小目标。由于系统分辨率限制,当目标以密集目标群出现时,往往在图像中形成未分辨目标簇,对目标发现、跟踪、识别等带来挑战。阵列相机可以提供多个视角的互补观测信息,采用融合阵列相机图像的超分辨技术,可有效提升弱小目标分辨能力,为分辨密集多目标提供技术途径。该文分析了空间邻近目标与阵列相机之间的几何关系,并提出一种基于阵列相机图像稀疏重建的邻近目标超分辨率方法。利用空间邻近目标在像平面上稀疏性先验假设和阵列相机多视图之间关于目标的投影约束,仿真实验结果表明所提方法能够有效分辨空间邻近目标,实现对空间邻近目标位置和数量的准确估计。     

焦面帘幕式快门对画幅式航空遥感器成像畸变的影响

针对胶片型画幅式遥感器倾斜成像时产生图像畸变、在航拍后图像处理中景物无法拼接的问题进行了研究。介绍了该遥感器所采用的焦面帘幕式快门的工作原理,分析了遥感器在飞机姿态变化时的像移补偿。由于在曝光过程中的像移补偿误差使地面景物在像面上存在像移、以及焦面帘幕式快门的分时曝光特性,使地面景物变形,导致图像畸变。通过对产生畸变原因进行分析、计算,给出计算图像畸变量的公式,为航拍图像后处理时校正图像畸变提供技术支持。     

基于运动模糊效应的图像测速方法

通过分析影像与成像平面以及地面景物之间相对运动关系,建立了航拍图像运动模糊模型,分析了模糊带宽度和相机运动及曝光时间之间的关系,设计了基于模糊带边缘增强和自相关分析的模糊带宽度测量算法,在此基础上提出了基于运动模糊效应的图像测速方法.给出了实用的测速算法,并分析了像素尺寸、模糊带宽度、相机姿态等对测速精度的影响.与传统的基于多普勒、地形匹配等测速算法相比,此方法无需增加额外设备和保障数据,实现更为简单.算例分析表明,此算法对于速度无剧烈变化的准匀速运动具有较好的测速效果,为飞行器实时飞行速度的测量提供了一种新的解决手段.     

基于平行光管的CCD相机标定新方法

阐述了一种由二维精密转台、平行光管和CCD相机构成的光学实验室相机标定的方法.首先通过Hough变换和最小二乘模板匹配方法得到平行光管十字丝钣孔在CCD相机焦平面上的成像交叉点的位置,然后根据相机畸变模型,由最小二乘回归解算出内方位元素和畸变参数,实验证明该方法标定结果满足空三处理和测图精度的要求.     

基于直方图分析的航空摄像机自动调光方法研究

航空摄像机在空中对地面进行拍摄,拍摄场景复杂,传统的灰度平均值法在一些如有干扰点或背景与目标灰度差别大的场景下曝光会不正确,丢失图像信息,为了解决这些问题,该文在根据图像灰度信息的调光算法以及硬件实现方面进行了相关研究。首先根据当前帧图像的灰度直方图中灰度级为0和255附近的信息进行初调;然后根据图像直方图及其卷积和,搜索其中的峰值区域并确定图像的不感兴趣区域(包含的灰度级单一,信息量少的区域);接着根据这些区域占整幅图像的比重,由权值分配曲线为其分配不同的权值;最后计算加权后的灰度平均值,并将其作为反馈量控制下一帧的调光。实验结果表明,在普通场景下能够准确曝光,在暗背景和亮背景场景下,相比传统方法使图像感兴趣区域信息熵提高10%以上。此方法能适用于多种场景,满足航空摄像机对复杂场景自动调光的需求。