一种机载面阵摆扫成像视轴路径规划与重叠率计算的新方法

机载面阵摆扫式成像系统需要足够高的帧间重叠率来避免因扫描过程中视轴的控制误差而导致的漏扫,这制约了成像系统在大速高比条件下的适应能力,限制了系统的成像幅宽。论文提出了一种视轴路径规划模型与重叠率计算的新方法,通过像球面投影的几何分析方法优化设计了成像系统视轴的扫描路径,并依据像球面中像面投影的方位旋转角度,建立了一种重叠率计算的新模型。经理论分析与仿真实验验证,在40°侧向凝视成像时,视轴稳定精度由2.93°提高到0.15°,相同速高比、单行5帧摆扫成像时,作业效率提高约32%。论文研究工作对推动机载摆扫成像技术向着宽视场、大速高比、高分辨率方向的进一步发展具有重要意义。

轻小型面阵摆扫热红外成像系统研究

研制了一套轻小型面阵摆扫热红外成像系统,采用面阵探测器并结合系统光学元件在翼展方向的摆扫实现了宽视场、高分辨率成像,利用环架反向补偿纠正了横滚姿态扰动导致的视场偏移。通过功能验证试验,获取了视场无偏移的宽视场高分辨率图像。系统光机结构简单,体积、重量优势明显,在轻小型无人机热红外遥感方面应用前景广阔。研究成果对推动无人机载热成像技术向宽视场、高分辨率方向发展具有一定的参考价值。

高分辨力成像光谱仪光谱定标研究

高光谱分辨力是未来成像光谱仪发展的必然趋势。而传统的基于单色仪的光谱定标为了让单色仪输出足够光强,使得定标光源带宽与成像光谱仪的光谱通道带宽变得很接近,会显著影响定标精度。本文从理论上定量分析了定标光源带宽对定标精度的影响机制,提出了通过反卷积计算法和多像元合并法来修正定标光源带宽对光谱定标的影响。最后,通过不同带宽的定标光源对仪器进行光谱定标,并使用上述两种方法进行修正,得到的光谱分辨力精度均优于0.2 nm,达到了定标系统的精度,验证了方法的可行性。

面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术研究

提出了一种面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术,控制基于马赛克型滤光片分光的画幅式高光谱相机在翼展方向进行扫描实现大视场、高光谱分辨率成像。进行外场飞行试验,获取了像质清晰的大视场、高光谱分辨率对地观测图像,飞行作业效率为8.64km^2/h,较单相机成像,作业效率提高约3.4倍。系统光机结构简单,体积、重量优势明显,在无人机高光谱遥感方面应用前景广阔。研究成果对推动无人机载光谱成像技术向大视场、高光谱分辨率方向发展具有一定的参考价值。

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。

像面编码计算成像实验研究及重构图像的质量评价

针对国产化大面阵红外器件技术缺乏,用红外焦平面探测器获取图像时难以消除自身的非均匀性以及信噪比低,航空航天成像应用中的图像采集、传输、存储成本越来越高等问题.论文引入了像面编码计算成像,首先分析了这种成像系统的原理模型,然后将压缩感知理论应用于计算成像中,搭建成像原理样机,进行非压缩和压缩的计算成像实验.最后在重构的图像质量评价中引入了信号子空间分析方法,进行重构图像的信噪比估计,实验结果表明,这种信噪比估计方法更加准确有效,并且可以以此作为实验结论给出实际压缩成像时需要的合理采样次数.

股票指数信号的似混沌特性研究

为了研究股票市场、指导股价分析,提出了以时间序列分析法来研究股票指数信号的方法。根据功率谱分析、主分量分析,重构相空间,计算最大李雅普诺夫指数以及关联维数方法,对美国股票指数信号100多年和中国近20年来股票指数信号进行综合研究,通过仿真分析并与其它信号进行对比,表明了股票信号具有似混沌特性,为用混沌理论指导股市分析提供了可靠的实验基础。

基于低秩近似与常量统计的机载红外多光谱扫描仪去噪方法

为解决飞机平台强干扰环境下红外多光谱扫描仪的图像混合噪声问题,提出了一种基于低秩矩阵近似与常量统计的光谱图像去噪方法。从仪器的噪声产生机制出发将图像噪声区分为谱间差异噪声与谱间共有噪声,并根据噪声在光谱数据中的特点分别采用低秩矩阵近似与常量统计的方法进行去除。经仿真分析去噪后的光谱图像具有较高的峰值信噪比与去噪鲁棒性,并通过机载遥感试验数据证明在大量噪声的干扰下对于响应偏低的边缘谱段仍能有效地恢复出图像信息。该方法在其它类似光谱图像去噪方面具有一定的推广应用价值。

基于场景有序运动的热红外视频去噪方法

在信号动态范围较小的场景下热红外图像的信噪比偏低,同时在诸多应用中其场景会在某一方向发生单调运动。基于这种考虑,提出了一种基于场景有序运动的热红外视频去噪方法。通过低秩矩阵近似的相关理论,引入场景有序运动这一先验知识并构建严格的观测矩阵,利用加权核范数最小化算法求解去噪的低秩矩阵形式并重构视频信号。经仿真分析,本方法在强噪声环境下具有较高的峰值信噪比与降噪鲁棒性,通过海洋遥感数据验证了方法的实际效果,从而在遥感与搜救等领域具有一定应用价值。

基于低秩矩阵近似的低噪宽幅热红外成像技术

为解决强背景弱信号场景下热红外成像系统噪声制约图像信噪比的问题,提出了一种基于低秩矩阵近似理论的低噪宽幅热红外成像技术.利用面阵摆扫方式实现宽幅扫描成像并构建严格的观测矩阵,通过加权核范数最小化方法求解去噪的低秩矩阵形式.试验证明该技术具有较高的峰值信噪比与降噪鲁棒性,在宽幅成像的同时也提高了探测灵敏度.研究成果在红外弱目标识别、广域侦查等领域具有一定应用价值.

一种改进的混沌序列去噪方法

针对混沌时间序列的噪声平滑,分析了其信噪比与关联维数的关系,并结合局部投影方法的邻域选取问题,提出了一种改进的去噪方法。该方法对于含有噪声的混沌信号选定一个邻域半径值,计算去噪后序列的关联维数,确定该选定的邻域半径值是否准确并进行调整,最终找到合适值并进行多次局部投影去噪,从而得到去噪后的纯净序列。用改进后的方法对含噪声的Lorenz序列和对股市序列进行对比预测仿真,仿真结果表明该方法能够有效地选取邻域半径,进而改善局部投影方法的去噪效果,取得更好的预测效果。

热红外相机双目测距系统标定技术研究

针对双目测距系统相机模型标定过程中,热红外相机与常用可见光相机的成像原理、图像质量、信噪比等存在的差异,对比了两种标定靶标:由黑色氧化铝板和镀镍铝板制成的棋盘格靶标、由黑色氧化铝板和镀镍钕铁磁制成的圆形点阵靶标,并分析了以上两者的标定结果。研究结果发现圆形点阵靶标相较棋盘格靶标误差更小,但两者的标定结果模型均具有较高的精度,可满足后续双目视觉的特征点匹配需求。本次研究对于双目视觉在热红外谱段中的应用具有一定的参考价值。

面阵热红外相机镜头畸变校正靶标研究

针对可见光相机校正靶标不适用于热红外相机的问题,研究了红外辐射理论与热红外相机探测原理,提出发射率和太阳辐射吸收率两个靶标选材依据参数,对多种材料进行热红外成像试验,得到适合制作热红外靶标的黑色氧化铝板和镀镍铝板两类材料。所选材料制作的靶标材质轻便,热红外成像边界清晰、DN值差异明显,满足校正程序对靶标交点提取准确性的要求。研究成果为热红外面阵相机镜头畸变校正的靶标制作提供重要参考,对面阵热红外航空遥感成像技术起到一定的推进作用。

基于摆停模式的航空大视场面阵热成像技术

针对目前基于单元探测器和线列探测器的红外成像仪不能较好兼顾大视场、高空间分辨率、高温度灵敏度的问题,研制了一套基于非制冷型面阵红外探测器的大视场热红外成像仪,实现了75°大视场、0.4 mrad空间分辨率和50 m K(NEΔT)温度灵敏度指标.建立了面阵摆扫图像畸变校正模型,较好地解决了面阵摆扫图像定位精度低和图像拼接裂缝问题.研究成果对大视场面阵摆扫红外成像技术的发展具有重要的参考价值.

基于双反射镜的航空遥感成像系统实时视轴稳定技术研究

针对航空遥感垂直对地成像作业时载机姿态扰动导致成像系统视轴在惯性空间晃动的问题,提出了基于双反射镜的实时视轴稳定技术。将视轴稳定功能直接复合在航空遥感成像系统中,基于成像系统中的双反射镜实现视轴在惯性空间俯仰方向和横滚方向的实时稳定。研究成果为实现不同类型航空遥感成像系统视轴在惯性空间的稳定提供了新的思路。

Kaprekar序列的似混沌特性及其在图像加密中的应用

为获得采用整型运算的似混沌序列,基于Kaprekar变换并利用Kaprekar常数的数学性质,构造一种新的时间序列——Kaprekar序列。利用时间序列的分析方法对Kaprekar序列进行功率谱特性、相空间重构、最大Lyapunov指数和主分量等方面的分析,与经典Logistic序列进行比较,得到Kaprekar序列与混沌序列的关系。结果表明,Kaprekar序列具有似混沌特性,并有完全采用整型计算的优点。将Kaprekar序列应用于图像加密中,取得了很好的实验结果。

中波红外相机光机结构背景辐射影响研究

阐述了中波红外相机产生光机结构背景辐射的理论依据,分析了冷屏不匹配以及冷屏匹配情况下背景辐射的影响因素,进而提出了冷屏匹配下光机结构背景辐射物理模型,通过中波红外成像系统在高低温环境实验研究验证了该物理模型的合理性。研究工作为中波红外相机选取合适的环境工作温度提供了科学依据,为提高红外系统的探测信噪比、减少仪器背景噪声提供了一定的参考价值。

基于梯度投影算法重构的压缩成像实验及质量评价

压缩成像方式既可以避免在红外波段追求大面阵器件,又可以解决图像获取时难以消除的自身非均匀性,信噪比低,航空航天成像应用中的图像采集、传输、存储成本越来越高等问题。详细分析了该成像系统的原理模型,搭建成像原理样机,采用梯度投影算法进行图像重构的成像实验。在重构图像的质量评价中引入了信号子空间分析方法,估计重构图像的信噪比。实验结果表明,该信噪比估计方法更加准确有效。