大气湍流图像像素偏差机理分析

对大气湍流导致图像畸变和像素偏差的因素进行了深入分析,对大气湍流状态下激光发射远距离光束的光束漂移均方值进行仿真,分析光束漂移均方值曲线,为后续对图像畸变、像素偏差校正及克服湍流影响提供有效的理论依据。

像素位置偏差对质心定位精度的影响

为提高微型星敏感器的质心定位精度,提出了一种利用外差式激光干涉装置标定图像传感器像素位置偏差的方法,并就像素位置偏差对星点像质心定位精度的影响进行了仿真研究。在噪声忽略不计的情况下,当像素位置偏差服从(-0.02,0.02)上的均匀分布时,补偿系统误差能够使星点定位精度从0.008 pixel提高到0.002 pixel。而如果加入服从N(0,5.52)的高斯白噪声,当像素位置偏差服从(-0.02,0.02)上的均匀分布时,补偿像素位置偏差能使定位精度从0.020 pixel提高到0.018 pixel;当像素位置偏差服从(-0.04,0.04)上的均匀分布时,补偿像素位置偏差能使定位精度从0.026 pixel提高到0.018 pixel,提高了31%。这说明标定像素位置偏差对提升质心定位精度有显著作用,为发展高精度微型星敏感器提供了一种新的技术手段。

图像探测器像素位置偏差标定方法设计

为了减少星敏感器等空间姿态测量仪器的测量误差,提升星点定心精度,通过研究图像探测器像素位置偏差对定心精度的影响,提出了一种基于相移干涉原理的像素位置偏差标定方法。基于像素响应不均匀性,构建具有像素位置偏差的探测器仿真模型并进行星点定心计算,仿真结果证明了像素位置偏差会导致定心结果产生系统误差。探测器像素标定结果表明,在添加均方根值为0.03 pixel的像素位置偏差以及5%幅值比的高斯白噪声条件下,该探测器像素标定方法的标定精度优于3×10-4 pixel(1σ),研究结果为探测器像素位置偏差标定技术提供一种可行的方案,对于提升星敏感器等姿态测量仪器的测量精度具有重要意义。

空间光学敏感器像素位置精确测量技术发展现状

为提高空间指向测量仪器的精度,满足极高测量精度的任务需求,图像传感器像素位置偏差对星点质心定位精度的影响不容忽视.激光干涉法是目前国内外对像素位置偏差进行测量的主流方法.文章对图像传感器像素位置偏差的成因及影响进行说明,对国内外开展的激光干涉测量像素位置偏差技术进行介绍与整理,对像素位置偏差测量技术遇到的关键问题,技术难点及其未来发展趋势进行梳理和总结.

基于复数主从光学相干层析成像相位信息的离散界面快速定位方法

鉴于谱域光学相干层析成像(spectral-domain optical coherence tomography,SD-OCT)系统通常存在非线性采样与色散失配等问题,需要额外的数据处理步骤.此外,所需要的成像区域往往是整个成像区域的一小部分,对于整个成像区域的计算带来了算力资源浪费,而且在离散界面的定位方面,有限的轴向分辨率下亚像素偏差的存在限制了界面的测量精度.针对以上问题,本文提出了一种基于复数主从(complex master slave,CMS)OCT相位信息的离散界面快速定位方法.联合谱域与深度域的相位信息,精确求解CMS-OCT的重建模板,并利用CMS-OCT的相位信息,实现高精度的光程差检测与离散界面定位.最后,通过精密光学量规和光学透镜离散界面实验验证了所提出方法能够在快速定位的同时,保持较高的分辨率和稳定性.本文所提出的方法有效地解决了SD-OCT系统的非线性采样与色散失配问题,实现了局域范围内的高精度界面快速定位,有望促进SD-OCT在光学透镜离散界面测量方面的应用.

复杂刚性运动物体的高精度三维测量算法

基于相移法的三维形貌重建精度高,对环境噪声和阴影等不敏感,但由于多幅条纹解相位,难以应用于动态物体的三维测量中,为此,提出了一种新的算法。基于Harris算法提取刚性运动棋盘格的角点,确定相邻两帧采集条纹图像之间的像素偏差并校正采集条纹图像;根据投影仪和摄像机的标定参数建立投影图像和采集图像之间的空间变换矩阵,并根据变换矩阵得到校正后的投影条纹图像;采用高速投影技术以减小帧间像素偏差;投影校正的投影图像并对采集图像进行变换,从而得到近似于物体静态时的采集条纹。实验结果证明,所提算法能高精度的重建轨迹和速度确定的复杂刚性运动物体的三维形貌。