基于压电陶瓷直驱的前向像移补偿系统

为补偿面阵测绘相机航摄成像过程中的前向像移,设计了采用压电陶瓷驱动器直接驱动焦平面组件的前向像移补偿系统,给出了前向像移补偿系统工作时序。压电陶瓷驱动器工作于位置闭环模式,通过斜坡递增设置压电陶瓷驱动器位置给定,使压电陶瓷驱动器驱动焦平面组件以期望速度移动,补偿前向像移速度。实验结果表明,前向像移速度为2.5mm/s时,前向像移补偿系统最大像移补偿残差为0.38μm;前向像移速度为3.5mm/s时,最大像移补偿残差为0.48μm,远小于1/3像元尺寸。相机最长曝光时间为20ms时,前向像移补偿频率可达25Hz,满足高频航测成像前向像移补偿需要。     

基于FPGA的全帧型面阵CCD航空相机像移补偿

通过对全帧型面阵CCD像移补偿时序的分析,利用FPGA作为像移补偿时序发生器,设计了其驱动系统。以全帧型面阵CCD芯片FTF4052M为例,给出了利用FPGA作为像移补偿时序发生器的设计方法,并完成了像移补偿时序电路的软件仿真及其硬件电路测试,在实际CCD成像中验证了像移补偿效果。实验证明该方法能够实现全帧型CCD相机的像移补偿。     

一种实时视轴跟踪的IRST系统像移补偿控制技术

针对面阵凝视器件运用到红外搜索跟踪(IRST)系统中出现的图像拖尾问题,为解决方位搜索转台变速运动下高质量的IRST系统像移补偿,提出一种实时视轴跟踪的IRST系统像移补偿控制技术。基于方位搜索转台速率实时感知的振镜高速、高精度控制策略,实现了对像移的准确补偿。采用高精度M/T测速算法实现了像移的准确计算,通过对振镜电机建立控制系统模型,开展了振镜补偿控制算法仿真研究。实验室成像测试结果表明,在方位搜索转台任意变速运动下,靶标成像清晰无拖尾,成像效果与凝视型几无差别。     

面阵CCD航测相机像移补偿技术研究

航空相机在拍照瞬间由于飞机的飞行运动和姿态变化而产生像移,要提高照相分辨率必须通过像移补偿来实现。采用在相机与飞机间增设三轴稳定平台的机械式像移补偿法来补偿姿态像移和前向像移,三轴稳定平台的三轴按照与飞机姿态变化角速率相等、方向相反进行旋转补偿姿态像移,三轴稳定平台的俯仰轴以飞行方向反方向、角速率等于速高比旋转补偿前向像移,并采用坐标变换法计算像移补偿后的残差,通过分析面阵CCD相机像面各点在进行像移补偿后的像移残差均小于1/3像元,符合成像要求。     

周扫像移补偿大面阵红外光学系统

红外搜索与跟踪(IRST)系统在态势感知、环境安全监测等领域具有重要地位。像移补偿是IRST进行快速扫描的关键技术之一。设计了一种长积分时间快速周扫下像移补偿大面阵IRST光学系统,该光学系统采用平行光路稳像方法,具有4 ms级的积分时间、360 (°)/s级的周扫速度、1k级的面阵规模等技术特点。介绍了平行光路稳像的原理,提出了参数计算及匹配关系。光学系统设计结果以及光学样机周扫成像测试结果表明,该像移补偿IRST光学系统成像探测能力优良,相关指标处于国内领先水平。     

面阵航空相机的图像稳定技术研究

航空相机是对地勘查测量获取信息的重要设备,通常采用前向飞行结合翼展方向摆扫的方式来扩大航空相机视场。着眼于扩大视场带来的运动像移问题,进一步严格推导了飞行和翼展两个方向的像移补偿公式,提出了实用性较强的像移补偿方案。基于MATLAB/Simulink环境对像移补偿系统数学建模进行仿真验证,仿真结果证明了该补偿方案的可实现性。在硬件实验中采用FPGA芯片作为核心芯片,实现了设计方案中像移补偿的功能。实验和仿真结果曲线实现了较好的吻合,像移补偿效果图进一步证明了像移补偿是提高航空成像质量和分辨率必不可少的环节。     

基于实时视轴跟踪的像移补偿技术研究

为解决画幅式扫描红外成像技术中翼展摆扫引起的严重像移问题,提出了一种基于实时视轴跟踪的像移补偿技术,对于瞬时视场为100μrad的成像系统,像移补偿精度可达±0.005°(±87.3μrad),补偿效果优于1个像元。该技术能够实现翼展摆扫像移的高频补偿,研究成果对推动机载红外成像技术向宽视场、高空间分辨率方向进一步发展具有重要意义。     

支持像移补偿功能面阵CCD相机驱动电路系统

为了设计一种支持电子式像移补偿功能的高帧频大面阵CCD驱动电路,满足像移补偿功能.论文首先给出了大面阵CCDFTF5066M的基本驱动电路,然后在其基础上通过增加一个像移补偿时序发生器与主时序发生器SAA8103配合工作来实现电子像移补偿,给出了像移补偿发生器内部设计结构,所增加的像移补偿时序发生器只用于产生曝光期间所需的几个垂直转移驱动时序和转发SAA8103 产生的时序信号.选择了FPGA作为像移补偿时序发生器,并且进行了时序仿真.最后对设计的驱动电路进行了室内像移补偿实验验证,取得了很好的补偿效果,该驱动电路系统支持最大帧频可达2.7 F/s,信噪比达到了66 dB.该驱动电路能方便地选择输出通道数量和输出方式,使相机适用于不同的场合.     

星载相机的像移补偿实现

针对搭载在太阳同步轨道卫星上的画幅式遥感相机在成像过程中的目标图像存在相对移动的情况,设计了一套机械像移补偿机构.通过在遥感相机成像过程中获取像移速度,在理论上构建了基于太阳同步轨道卫星遥感特点的像移参数计算模型.根据成像特点,该像移补偿机构采用伺服电机驱动滚珠丝杠的方式实现二维补偿操作.最后,对实际遥感情况进行了数据...     

航空相机扫描像移片上补偿技术

查打一体化是当前航空相机的一个主要发展方向,其中一项关键技术为扫描像移的动态、高精度补偿.基于面阵探测器的时间延迟积分(TDI)扫描像移补偿方式相比于光机式的像移补偿方式具有天然的优势,然而当前的面阵探测器TDI像移补偿精度是像素级的,进一步提高查打一体化相机分辨率遇到了瓶颈.针对于此本文首先介绍了查打一体化航空相机工作原理,然后针对帧转移CCD的特性建立了电荷行间转移的数学模型与电荷转移像移的调制传递函数模型,在此基础上提出了一种查打一体化航空相机扫描像移的片上补偿方法,采用该方法可将西相位面阵TDI CCD的像移补偿精度提高至1/2φ像元.最后搭建了实验平台并给出了二、三、四相位面阵TDI CCD电荷转移像移对遥感图像质量的影响,同时也证明了提出的方法能够显著提高图像质量.     

A Robust In-Car Digital Image Stabilization Technique

Machine vision is a key technology used in an intelligent transportation system (ITS) to augment human drivers' visual capabilities. For the in-car applications, additional motion components are usually induced by disturbances such as the bumpy ride of the vehicle or the steering effect, and they will affect the image interpretation processes that is required by the motion field (motion vector) detection in the image. In this paper, a novel robust in-car digital image stabilization (DIS) technique is proposed to stably remove the unwanted shaking phenomena in the image sequences captured by in-car video cameras without the influence caused by moving object (front vehicles) in the image or intentional motion of the car, etc. In the motion estimation process, the representative point matching (RPM) module combined with the inverse triangle method is used to determine and extract reliable motion vectors in plain images that lack features or contain a large low-contrast area to increase the robustness in different imaging conditions, since most of the images captured by in-car video cameras include large low-contrast sky areas. An adaptive background evaluation model is developed to deal with irregular images that contain large moving objects (front vehicles) or a low-contrast area above the skyline. In the motion compensation processing, a compensating motion vector (CMV) estimation method with an inner feedback-loop integrator is proposed to stably remove the unwanted shaking phenomena in the images without losing the effective area of the images with a constant motion condition. The proposed DIS technique was applied to the on-road captured video sequences with various irregular conditions for performance demonstrations     

FPGA在SAR实时运动补偿系统中的应用

机载SAR要获得高分辨率的图像,必须保证天线波束的指向恒定.提出了一种基于FPGA与二维电扫相控阵天线实现SAR实时运动补偿的方案,并结合FPGA的特点采用了CORDIC算法做为超越函数处理模块.通过实时控制相控阵天线,实现了载机在姿态发生变化时依然保证波束稳定地指向测绘带中心,从而得到高分辨率的图像.     

基于FPGA的大面阵CMOS相机高速率电子学系统设计

目前深空遥感探测多采用CCD作为高分辨率相机的传感器,相较于CCD,面阵CMOS驱动更简单、功耗更低、抗辐射能力更强,是深空遥感探测目前的发展趋势。为此,本文基于CMOSIS公司生产的型号为CMV20000,图像分辨率为5 120×3 840的CMOS探测器,设计完成了一个大面阵CMOS高分辨率相机,图像分辨率为5 120×3 840。详细阐述了以FPGA为核心的电子学系统的整体结构,结合CMV20000的工作模式和时序电路,实现了高分辨图像的高速传输以及数据校正。试验结果表明,设计的相机系统方案合理,解决了CMV20000数据无法对齐的数据校正问题,系统运行稳定可靠,安装光学系统后能够获取高质量图像。     

红外搜索跟踪系统的像移补偿设计分析

针对面阵凝视器件运用到红外搜索跟踪系统中出现的图像拖尾问题,分析了造成像移的原因。利用齐次坐标变换关系,推导出周视搜索过程中的像面位置方程和像移速度方程,通过对周视搜索过程中扫描像移的建模分析,指出了补偿后的剩余像移量范围。提出一种动态扫描凝视补偿方案,确定了凝视补偿扫描器的频率、摆角和速度准确度等参数。并对信号进行傅里叶频谱分析,确定了补偿扫描器的伺服控制系统带宽。     

面阵探测器连续扫描成像光学系统

研制了一套用于面阵探测器360连续扫描成像的红外光学系统。该光学系统包含了一个无光焦度的望远镜、一个方位补偿摆镜及一个二次成像物镜,采用了制冷型面阵红外探测器。引入了方位补偿摆镜,按二倍角关系朝相反方向摆动,解决了面阵探测器连续扫描中的成像拖尾与模糊问题。采用了像方扫描方式,使得摆镜通光尺寸由物方扫描的大约40 mm220 mm缩减至目前14 mm22 mm,摆镜质量减轻了95%以上,摆动频率可达100 Hz,使系统可在1 s内完成对360方位的扫描成像。系统结构简洁紧凑,共由八片透镜以及一片反射镜组成,像质接近衍射限。实验室测试结果表明:方位补偿摆镜固定时,对小圆靶成像有明显拖尾成长条状;而开启摆镜摆扫之后,小圆靶成像清晰无变形,成像效果接近凝视型。     

基于区域分割与融合的全景稳像算法

车载红外全景扫描成像系统具有每列单独成像、360全方位视场覆盖的特点,从而导致传统的电子稳像算法无法直接适用,因此,提出一种基于区域分割与融合的全景稳像算法。首先,通过局部列偏移调整方法对图像预补偿。接着,以车头前进方向为基准,对全景图像进行区域分割,即前端、右端、后端、左端区域。然后,根据各区域的成像特点,选择不同的稳像模型进行稳像,其中,运动估计环节采用滑窗策略缩短运算时间,运动补偿环节采用未定义区重构方法弥补边界缺失信息。最后,利用局部区域扩展、渐入渐出加权平均融合方式对重叠区域进行区域拼接、融合,保证全景图像无缝拼接。实验结果表明:该算法有效解决了车体行进过程中红外全景扫描系统的稳像问题,稳像关键指标帧间峰值信噪比（PSNR）可以提高14.7%,运行时间可缩短为传统算法的1/10,基本满足了工程应用的需求。     

An infrared-bi-color Schottky-barrier CCD image sensor for precisethermal images

An infrared-bi-color image sensor was developed with a barrier height controlled Schottky-barrier photo diode array for precise temperature images. Low and high barrier height diode pixels are arranged vertically next to one another using a selective area ion implantation technique. Conventional monochrome infrared image sensors frequently give wrong temperature images due to an unreasonable emissivity assumption. The infrared-bi-color image sensor can obtain the temperature image precisely with regard to the emissivity of the object     

Neural fuzzy motion estimation and compensation

Neural fuzzy systems can improve motion estimation and compensation for video compression. Motion estimation and compensation are key parts of video compression. They help remove temporal redundancies in images. But most motion estimation algorithms neglect the strong temporal correlations of the motion field. The search windows stay the same through the image sequences and the estimation needs heavy computation. A neural vector quantizer system can use the temporal correlation of the motion field to estimate the motion vectors. First- and second-order statistics of the motion vectors give ellipsoidal search windows. This algorithm reduced the search area and entropy and gave clustered motion fields. Motion-compensated video coding further assumes that each block of pixels moves with uniform translational motion. This often does not hold and can produce block artifacts. We use a neural fuzzy system to compensate for the overlapped block motion. This fuzzy system uses the motion vectors of neighboring blocks to map the prior frame's pixel values to the current pixel value. The neural fuzzy system used 196 rules that came from the prior decoded frame. The fuzzy system learns and updates its rules as it decodes the image. The fuzzy system also improved the compensation accuracy. The paper derives both the fuzzy system and the neural learning laws that tune its parameters