500万像素手机镜头设计

利用ZEMAX光学工程设计软件,设计了一款500万像素的手机镜头。该镜头由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成,其光圈值F为2.85,视场2ω为60°,采用Aptina公司的一款500万像素7.94mm(1/3.2)英寸CMOS作为该镜头的图像传感器,该图像传感器的像素颗粒大小为1.75μm,截止频率为285lp/mm,即为奈奎斯特频率。设计结果显示,该镜头在奈奎斯特频率处,0.7视场以内的MTF值大于0.3,在奈奎斯特频率1/2处视场的MTF值均大于0.5,波前均方差(RMS wavefront error)小于0.1,畸变小于1%。

基于FPGA的La Gell5/3小波变换的硬件电路设计

为了对冗余的图像数据进行有效的压缩,提出一种基于FPGA的快速小波变换的方案。介绍了La Gell 5/3提升小波变换的原理,设计了适用于高帧频CMOS相机的La Gell 5/3提升小波变换硬件结构,采用Verilog硬件语言在QuartusII软件平台下对设计方案进行了实验,利用Matlab语言对图像进行反变换,并通过变换前与反变换后图像的比对,验证了算法的可行性。实验结果证明:该方案成功实现了基于FPGA的La Gell 5/3提升小波变换系统对给定图像的三级快速小波变换,相比较于DSP等硬件电路,更适合于高速图像实时处理的应用。

高分五号02星多角度偏振成像仪在轨辐射性能初步评价

2021年9月我国成功发射的高分五号02星[GF-5(02)]上搭载有多角度偏振成像仪(DPC)和高精度偏振扫描仪(POSP),组成了“偏振交火”观测方案。为评价GF-5(02)卫星DPC传感器的在轨辐射性能,基于2022年1月DPC和POSP观测数据,采用海洋瑞利散射和“偏振交火”交叉定标两种方法,实现了DPC在轨绝对辐射定标和视场内相对辐射一致性检验。结果表明,DPC/GF-5(02)在轨后的绝对辐射和相对辐射响应较发射前的实验室定标结果均未发生明显改变,在轨前后各波段绝对辐射系数差异均小于5.3%,视场内相对辐射响应变化均小于2%。其中,443nm波段瑞利散射和“偏振交火”交叉两种方法获得的绝对辐射定标系数一致性较高,偏差约为2%;而490nm和670nm波段两方法定标结果偏差较大,偏差分别为7.4%和7.7%。整体上,DPC/GF-5(02)在轨后的辐射稳定性优于DPC/GF-5。

5米光学02星高分辨率高灵敏度大幅宽热红外相机设计与实现

2021年12月26日,5米光学02星在太原卫星发射中心成功发射,星上装载的主要载荷之一热红外相机采用8192元长线阵长波红外探测器推扫成像,可以获取星下点地面像元分辨率优于16 m、噪声等效温差小于0.1 K@300 K、幅宽大于115 km的7.7—10.5μm谱段热红外影像。相比国内外在轨热红外遥感相机,该相机同时实现高分辨率、高灵敏度和大幅宽观测,能够实现空间和温度的高效率精细化探测,具有明显优势。文章介绍了该相机的组成、工作原理、相机关键技术及实现情况,给出地面测试与试验结果,并简要介绍在轨测试和应用情况。相机目前在轨稳定运行,性能优异,已获取大量高分辨率热红外影像,可为后续同类载荷研制提供参考。

基于ZEMAX的手机摄像镜头设计

在光学工程软件ZEMAX的辅助下,配套采用像元大小为1.75μm的CMOS图像传感器,设计了一款500万像素的手机镜头,镜头视场角60°,F/#2.8,半像高2.87 mm,镜头总长为6 mm,镜头为3P1G结构,第1、3、4片镜片采用非球面塑料,第2片镜片采用球面透镜。各个视场的横向像差均小于20μm,均方根半径(RMS Radius)都在艾利斑之内,在1/2奈奎斯特频率处绝大部分视场MTF值都大于0.6,可以获得优质的成像效果。

嫦娥五号探测器采样区快速视觉测量技术及应用

针对嫦娥五号探测器采样区视觉信息支持的需求和研制过程中的工程约束,提出了一种采样区快速视觉测量技术,研究内容包括时空受限条件下的相机标定、适应月面弱纹理的密集匹配以及AIT(总装、集成及测试)场景下的测量精度地面验证。最终在轨实现了1s内对采样区地形的快速三维重建,并对采样区景物完成了测量,证明了该视觉测量技术的有效性。

建筑物白模倾斜纹理自动配赋

基于SWDC-5倾斜影像和POS数据、结合机载Li DAR点云建立的房屋白模,研究建筑物房屋模型纹理自动配赋的方法和流程。采用POS辅助倾斜像片直接地理定位方法获取像片的粗略外方位元素;基于摄影测量基本原理,采用房屋面角点判断法和面积计算法,选择最优像片,并通过遮挡判断、纹理纠正与编辑,实现房屋模型纹理自动配赋。经实测数据验证,该纹理配赋方法正确、可行。

“高分五号”卫星可见短波红外高光谱相机的研制

可见短波红外高光谱相机是"高分五号"卫星上的主载荷之一,由中国科学院上海技术物理研究所研制,以60km幅宽、30m的地面分辨率和5~10nm的光谱分辨率,同时获取地物在400~2 500nm范围内共330个连续谱段的空间信息和光谱信息。相机在可见近红外谱段(0.4~1.0μm)的光谱分辨率约为5nm,短波红外谱段(1.0~2.5μm)约为10nm。高光谱相机将能够解决遥感应用中的许多关键科学问题,诸如生态、环境监测、国土资源和地质矿产调查,以及灾害监测,农、林、牧业精细作业,城市规划等遥感应用。高光谱相机是中国首个采用凸面光栅分光的卫星载荷。与Hyperion上的仪器相比,高光谱相机信噪比更高(3~4倍),地面覆盖更宽(约8倍),谱段数更多(多100多个)。此外,高光谱相机的综合性能指标与未来5–10年国际上要发射的高光谱相机相当。

Camera Link在Virtex5系列FPGA上的实现

针对当前工业相机和图像采集卡Camera Link标准接口需要使用专用集成电路才能实现的问题,提出采用最新Xilink的Virtex5系列现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),使用甚高速集成电路硬件描述语言(very high speed integrated circuits hardware description language,VHDL)编程实现Camera Link的信道链路解串器和帧获取器的逻辑时序和信号控制电路。通过Camera Link接口信号的误码率测试和采集信号的完整性实验,验证了系统设计原理的正确性和在高误码率条件下,正常采集图像的可靠性。因此本系统设计可以在相同系列FPGA之间进行有效的系统资源移植,简化硬件电路设计,节约一半以上的开发时间,提高大约75%的系统集成度。

基于倾斜摄影技术的济南市矿山地质环境监测

利用倾斜摄影技术,采用SWDC-5航摄仪获取济南市监测矿山范围内2019年倾斜影像,制作济南市监测矿山范围实景三维模型。叠加年度监测图斑,对比2014—2018年监测成果,在Skyline平台的矿山地质环境调查系统下进行数据融合和属性挂接,通过内外业协同作业,对济南市2018年矿山破坏性开采、超层越界等现象进行了调查,查明了矿山地质环境破坏、地质灾害隐患等情况。结果表明:基于倾斜摄影技术开展矿山地质环境监测,数据处理自动化程度高、人员投入少,满足了矿山地质环境管理需求的数据成果,生产周期较传统方式缩短一半以上。

多角度偏振成像仪在轨图像配准及性能评估

高精度的图像配准是保证多角度偏振成像仪在轨数据有效性的关键.介绍了多角度偏振成像仪基于光楔的偏振图像配准方法和基于地球参考网格的多角度、多光谱图像配准方法.系统地分析了影响多角度偏振成像仪多角度、多光谱图像配准性能的误差,并提出通过相对几何定标提高多角度、多光谱图像配准性能.对比误差校正前后多角度偏振成像仪的多角度、多光谱图像配准性能,证明所提方法有效地提高了多角度、多光谱图像配准精度.多角度偏振成像仪在轨多角度、多光谱和偏振图像配准精度分别优于0.26 pixel、0.14 pixel和0.1 pixel.

“嫦娥五号”探测器有效载荷分系统设计

主要介绍了为实现采样区就位探测的科学目标和国旗展示任务,“嫦娥五号”(Chang'E-5,CE-5)探测器配置的有效载荷分系统所携带的全景相机、降落相机、月壤结构探测仪、月球矿物光谱分析仪4类科学载荷,及国旗展示系统、全景相机转台、载荷数据处理器等工程及支撑载荷,通过对各载荷系统的单机及分系统层面的减重设计、热设计、集成设计,圆满完成了分系统在轨工作任务。

浅析国内倾斜摄影技术的发展

在简单阐述了倾斜摄影技术内容和特点的基础上,介绍了倾斜摄影技术在国外的发展历程以及应用情况,从倾斜摄影技术获取装备和倾斜摄影后处理软件两个角度分析了国内倾斜摄影技术的发展现状,并以具有代表性的国产倾斜航摄仪SWDC-5为例,着重分析了SWDC-5倾斜航摄仪的技术特点及其在国内的应用发展现状,并对倾斜摄影技术成果的专业化应用做了进一步的探讨。

国产卫星多角度偏振传感器的光谱特征云检测方法研究

在卫星遥感研究中,云检测是基础环节,其结果影响大气、地表各种参数的定量遥感,同时也影响云微物理特性的反演。本研究针对多角度偏振卫星载荷(高分五号DPC传感器),建立了一种改进的光谱特征云检测算法。该算法综合利用云像元和非云像元在可见光反射率光谱、氧A波段吸收、蓝光偏振反射率以及偏振虹等特性上的差异,分别提出了陆地、海洋上空的云检测方案,并进一步建立了多角度云检测融合策略以标记云、晴空和未定像元。在陆地检测中,通过增加表观压强检测和偏振虹检测分别改进了高层薄云和低层薄云的识别;在海洋检测中,利用表观压强与云层的退偏特性改进了耀光区云像元的识别。全球云检测结果示例显示该算法整体检测效果较好,同时典型区域的检测结果与MODIS云产品也具有较好的一致性。该研究可为高分五号02星上的多角度偏振传感器云检测提供方法基础。

复古的私奔主义——奥林巴斯E-M5试用随想

极具小资情调的"私奔主义"体现了某种"自恋"情节。奥林巴斯在相机领域恰是一个"自恋"情节很强的企业,其产品一直在强烈表达自己的理念和追求。看着昔日风光无限的老牌相机厂商一个个倒下。

高分五号可见短波红外高光谱影像在轨几何定标及精度验证

高分五号可见短波红外高光谱相机(AHSI)作为一颗具有高光谱分辨率的对地观测载荷,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的几何定标对于卫星影像应用至关重要。本文采用了基于探元指向角的几何定标模型,分步解算内外定标参数,并选取多景影像进行实验验证。结果表明:通过严格的在轨几何定标,可见短波红外高光谱影像在无控制点的条件下,平面定位精度优于60 m(2个像素),内部精度优于0.5个像素,波段配准精度优于0.3个像素。

适于空间图像闪存阵列的非与闪存控制器

提出一种适于空间应用的非与(NAND,not and)闪存控制器。首先,分析了空间相机存储图像的要求,说明了闪存控制器结构的特点。接着,分析了闪存数据存储差错的机理,针对闪存结构组织特点提出了一种基于BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108,2048,5)码的闪存纠错算法。然后,对传统BCH编码器进行了改进,提出了一种8bit并行蝶形阵列处理机制。最后,使用地面检测设备对闪存控制器进行了试验验证。结果表明,闪存控制器能快速稳定、可靠地工作,在闪存单页2Kbt/page下可以纠正40bit错误,在相机正常工作行频为2.5kHz下拍摄图像时4级流水线闪存连续写入速度达到133Mbit/s,可以满足空间相机图像存储系统的应用。

嫦娥五号表取采样臂载相机成像位姿与覆盖

嫦娥五号探测器成功实现了中国首次地外天体采样返回。月面工作过程中,表取采样机械臂上的臂载相机获取了大量的图像数据,结合嫦娥五号四自由度表取采样机械臂,利用几何法描述了其逆运动学,针对臂上远摄相机和末端近摄相机2种形式的臂载相机,提出了单目运动相机的成像位姿确定方法,并分析了不同成像位姿图像对表取采样区的视场覆盖,建立了非图像化的多图像交叠评估原则。根据嫦娥五号月面表取采样臂载相机图像,进行了成像位姿与视场覆盖仿真分析,并通过地形重建对结果进行了验证。结果表明该方法可确定大范围运动的臂载相机所获得的图像的交叠联系,通过成像位姿与图像特征相结合,可为区域地形重建等多图像联合应用提供支持。

NAO机器人室内环境下自主导航设计

NAO机器人是具有一定智能的可编程人形机器人。基于NAO机器人在室内环境下其摄像头能够保持平面运动的特点,通过简化的Nister-5点法设计了应用于NAO机器人的单目视觉里程计模块,并通过在关键位置上对Naomark标识的捕捉建立NAO机器人的绝对坐标,从而确定单目视觉里程计的初始坐标和位移尺度并纠正其累积误差,实现了NAO机器人在室内环境下的自主导航。

高分五号卫星大气参数探测综述

高分五号卫星搭载了大气痕量气体差分吸收光谱仪、主要温室气体探测仪、大气多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高分辨率探测仪、可见短波红外高光谱相机和全谱段光谱成像仪共6台载荷,对全球环境监测及中国大气气溶胶、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷和云等多个环境与气象综合监测方面有着重要的意义。为了更好的了解高分五号卫星任务的大气监测内容,本文对高分五号卫星其中的4个大气探测载荷特征和数据处理算法进展进行了总结,涉及各个载荷参数信息、算法介绍和产品初步结果等相关内容。高分五号卫星是中国专门用于大气环境监测任务的遥感卫星,随着后续卫星的发射升空,将对中国乃至全球大气环境监测提供强有力的数据支撑。