地形测绘激光成像雷达技术研究

激光雷达作为一种低成本、高效率的获取空问数据的方法,已成为测绘遥感技术的重要发展方向.结合地形测绘领域的应用要求,对激光雷达在该领域的国外发展状况进行了评述,简要介绍了激光成像雷达的工作原理,对指标和关键技术进行了分析.     

红外热成像技术中的红外焦平面阵列的研究

微机电系统(MEMS)推动了红外焦平面阵列(FPA)技术的发展,使红外热像仪的性能和精度得到了很大的提高.红外焦平面阵列按照其工作原理、结构形式、制冷方式和成像方式的不同分为各种类型,比较并分析了各类型红外焦平面阵列间的不同点和各自特点.着重介绍了红外焦平面阵列技术最新研究热点中的光量子类红外焦平面阵列和双色、多色红外焦平面阵列,以及近些年它们在国内外最新的研究成果.最后讨论了红外焦平面阵列技术的发展趋势.     

弹道导弹目标识别技术

弹道导弹突防过程中的目标识别是反导防御系统中的核心技术之一。根据弹道导弹在飞行过程中的目标特性及运动特性,分析了反导防御系统中弹道导弹目标识别的技术特点,从目标的运动特性、结构特性以及再入特性等角度总结了地基相控阵雷达进行目标识别的策略和方法,最后对反导防御系统中弹道导弹目标识别技术进行了展望。     

激光干扰对CCD成像系统目标检测性能的影响

分析成像系统的工作过程及常用检测算法,针对激光干扰图像的特点,结合背景杂波的量化方法,提出基于目标背景结构相似度与平方和根的图像尺度。该尺度利用结构相似度在成像检测方面以及平方和根尺度在目标局部对比度方面的优点,适用于激光干扰后检测算法性能的评估。激光视场内干扰与视场外干扰的实验显示:激光干扰使得Otsu算法的分割精度受到较大影响;对于相关检测算法,激光干扰会使相关曲面出现较大的波动,增大了虚警概率。研究结果表明:该尺度能够较好地反映激光干扰图像对于CCD成像检测算法性能的影响,初步验证了尺度的有效性。     

逆合成孔径成像激光雷达成像算法

逆合成孔径成像激光雷达是一种能实现运动目标超高分辨实时成像的雷达,它在发射激光信号的基础上,运用逆合成孔径原理对目标进行成像。但激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排维格纳分布和Hough变换对光外差探测后的信号进行时频分析以估计目标的运动速度,构造有效的补偿因子,完成了对回波信号的精确运动补偿,并进一步采用Keystone变换完成对目标散射点的越距离单元徙动校正,实现了对目标的高分辨二维成像。仿真实验验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

应用分块复原方法提高激光雷达测距精度

介绍了一种基于像增强器增益调制原理的三维成像激光雷达,距离图可以由恒定增益和线性增益调制条件下的灰度图计算得到。根据成像系统的传递特性,建立了灰度图像的退化模型并分析了在考虑点扩散函数影响的情况下,引起成像激光雷达测距误差的主要原因。分析结果表明,在距离变化区域,测距误差主要与点扩散函数、反射率和实际距离等因素有关;而在平坦区域,测距误差主要由散粒噪声引起的。根据误差的来源和散粒噪声的特点,提出了对拍摄得到的灰度图像进行分块复原的方法。仿真结果显示:该方法复原得到距离图的均方根误差比全局复原方法小。最后将该方法用于实际拍摄的雷达图像,验证了该方法的有效性。     

使用幸运成像技术恢复地基大口径望远镜图像

开发了一套地基大口径望远镜上的幸运成像系统,以完成对空间目标图像的恢复。系统由5部分组成:预处理、帧选择、图像配准、图像重建和图像增强。对于点目标图像,系统使用斯特列尔比做为像质评价函数,配准算法使用最亮点匹配或质心匹配;对于扩展目标图像,系统采用Fisher信息值或SOBEL算子函数进行像质评价,图像配准采用基于GPU的傅里叶-梅林变换及SIFT匹配算法。用户还可以根据目标图像的特点手动选定图像,并选择合适的配准算法。该幸运成像系统已经成功地应用在1.23 m望远镜的成像探测中,并取得了较为理想的实验结果,成功地获取了月表、木星等空间目标的清晰图像。实验结果表明,该幸运成像系统可以显著地提高通过大气湍流的成像分辨率。     

基于DM642的激光水下图像处理系统设计与实现

搭建了一种距离选通激光水下成像系统,分析了水下光电图像的特点,采用DM642数字信号处理芯片为核心设计了数字图像处理系统,给出了利用平台直方图均衡化实现水下图像增强算法原理以及该算法在设计的图像处理系统中的实现方法,并给出了利用该方法对水下25 m和40 m处目标所成图像的处理结果。实验结果表明,利用文中搭建的距离选通水下成像系统和设计的图像处理系统可以有效实现对水下目标的成像探测并能提高目标图像的对比度。     

扫描型IRFPA非均匀微扫描的无边框亚像元热成像处理算法

针对扫描型热成像中垂直方向微扫描帧间位移不再精确为半像素的情况,按照错位方向的不同,分别采用近似回代算法进行图像重构,并对不同错位方向中近似回代引进的误差进行规律分析,提出一种非均匀微扫描情况下的无边框亚像元热成像处理算法.该算法采用邻近像元对边界像元进行近似回代,并根据统计学原理对近似回代过程中引进的误差进行优化,获得与原始图像高度近似的亚像元图像.实验表明,效果明显好于过采样和直接的近似回代,并且算法简单,处理量小,易于实现实时处理.对提高扫描型热成像系统的技术性能指标具有重要意义.     

干涉成像光谱仪高光谱数据信息质量评估

从信噪比和信息熵两个方面对干涉成像光谱仪(IIM)高光谱数据的信息质量进行了评估,以期为IIM高光谱数据的深入应用提供参考依据.结果显示,IIM高光谱数据整体信息质量良好,中间波段影像信息质量优于两端波段,750 nm附近作为月表斜长石、辉石光谱曲线反射峰,表现出较好的信噪比和信息熵,这对提取月表元素与矿物具有重要意义,但作为辉石、斜长玻璃矿物吸收谷的930 nm波段附近则信息质量较差;前9个波段信息质量上升趋势明显,但整体较差,建议在使用时对噪声做着重处理;第一波段和最后一个波段信息质量较差,建议舍去.