用航空成像光谱数据获取小麦冠层信息的研究

在对航空平台OMIS成像光谱数据进行几何、辐射校正和反射光谱重建的基础上 ,根据大量田间同步采样数据建立的基于成像光谱特征参数的小麦冠层叶片叶绿素、水分、全氮、可溶性糖等生化参量反演模型 ,实现了用航空成像光谱数据对田间小麦冠层生化参量的整体反演。结果表明 ,用成像光谱数据对田间作物进行营养诊断是可行的 ;以生化参量为“波段”的彩色合成图像 。

航空成像像移模糊恢复技术

分析了航空成像系统像移模糊产生的机理;通过建立运动模糊的数学模型,构建二维运动模糊点扩散函数;采用维纳滤波方法,消除了航空成像系统图像像移模糊;通过加窗技术,有效地抑制和减小了边缘误差。实验结果表明,该方法效果较好,可以实现1个像元的恢复精度。

基于维纳滤波的运动模糊消除算法及其在航空成像系统中的应用

分析了航空成像系统运动模糊产生的机理,通过建立运动模糊数学模型,进行了消除运动模糊仿真实验。研究表明,由于成像系统与地面目标景物的相对运动,在目标图像上产生运动模糊,图像复原技术可以消除图像模糊。在图像复原技术中,点扩散函数(PSF)是影响图像恢复结果的关键因素,文中给出了估计点扩散函数的一般方法。虽然维纳滤波可以解决在逆滤波中H(u,v)零点噪声放大问题,但是在图像边缘附近误差较大。采用带最优窗的维纳滤波方法可有效抑制噪声和减小边缘误差。对实验平台获取的运动模糊图像进行实验,结果表明在图像边缘像素灰度平滑条件下,可以收到近乎完美的恢复效果。

多角度遥感及其航空成像仪

从多角度遥感的原理出发 ,介绍了机载多角度光谱成像仪的设计思想和设计方法 ,通过航空飞行试验 ,验证了系统的设计思想 。

航空成像系统检调焦技术分析与展望

介绍了航空成像系统的特殊工作环境及应用需求对检调焦技术的要求,讨论了当前3种主要检调焦方法:程序标定法,光学自准直法及图像对比度法,总结并比较了3种方法的检调焦精度、检调焦时间等性能指标。最后着重讨论了基于光场成像理论与光学系统离焦深度之间的关系,对基于光场成像原理的快速检调焦技术进行了深入的分析、讨论,并对该技术在航空成像系统的应用前景进行了展望分析。

航空成像像移补偿的并行计算

基于图像处理器(GPU)平台提出了维纳并行滤波算法,解决了航空成像的像移实时补偿问题。介绍了原有像移补偿算法及其PC运行平台的不足,立足于现有图像处理器通用计算技术对原有像移补偿算法做多线程并行计算的改进。针对图像处理器件的硬件并行架构,优化设置算法多线程访问,提高了各个线程的访问速度。该环节的改进甚至能将算法效率提升到原来的3倍。借助图像处理器的并行运算优势,单帧1 024×1 024灰度图像的恢复处理时间只需要8 ms,整个算法的运行速度达到原先的20倍,能够完全满足高分辨率航拍视频图像的像移模糊实时恢复的需求。

基于图像处理的航空成像设备自动调焦设计

针对当前航空成像设备中自动调焦装置结构复杂、不利于集成的问题,对基于图像处理的自动调焦方法在航空成像设备中的应用进行了研究。根据自然图像斜边缘多于水平和垂直边缘的特点,提出了基于图像斜边缘检测的对焦评价算子(Lean算子)。通过对多种对焦评价算子进行试验比较,分别选取斜边缘检测算子和卷积算子作为调焦粗搜索和精搜索阶段的对焦评价算子。针对航空成像设备光学系统的特点,提出了局部全局搜索算法(LFS)和变步长的爬山搜索算法(CHS),使用调焦行程为130步,焦深为2步的变焦镜头,分别将调焦时间由全局搜索算法的43s缩短至7s和5～8s。实验结果表明:将所提出的对焦评价算子和搜索算法结合使用,能够准确实现自动聚焦,准确度达到95%以上。

自抗扰控制在航空成像稳定平台上的应用

针对航空成像稳定平台工作过程中的扰动问题,本文提出采用自抗扰控制方法,对力矩波动、传感器误差等不确定因素,进行非线性的估计与动态补偿分析。该方法根据两轴直角速率陀螺平台的系统结构,导出控制系统回路的状态方程,采用跟踪-微分器安排过渡过程,非线性地观测含总扰的扩张状态变化,对反馈误差做开关式的饱和处理。由对设计系统的仿真,基于自抗扰控制模拟了航空成像稳定平台的视轴稳定与像移补偿,并对比其与PID控制在不同幅、频扰动下的跟踪效果,探讨其对不同扰动的适应能力。最后的正弦加扰的引导结果表明,自抗扰控制的影像定位精度较高,在系统受到白噪声与低频波动的干扰时,位置误差较PID控制提高了44.57%;而随输入信号与扰动频段的升高,自抗扰控制的优势有所下降。

航空成像平台视景仿真系统的实现

本文研究了基于小型局域网的航空成像平台飞行模拟仿真器视景系统的实现方法。对视景仿真系统的构成、视景仿真软件的开发、提高场景逼真度的建模方法和CRT-LCLV耦合成像机理进行了深入的研究,同时给出了利用离轴球面全反射镜无限远显示系统将产生的动态图像传送给航空成像平台这一行之有效的方案,并将这些技术应用到了航空成像平台飞行模拟器的视景系统当中。实验表明:将这些技术应用到航空成像平台的视景系统之后,视景图像的分辨率、亮度、逼真度和视场都有很大的提高,完全可以满足航空成像平台飞行模拟仿真器的视觉要求。

分布式航空成像仿真及评估系统

针对航空成像系统外场试验周期长、成本大、实验条件不可控等问题,设计一种分布式航空成像仿真及评估系统。从系统总体需求分析入手,得出主要功能需求和技术框架,然后设计了仿真系统功能模块,重点对航空成像系统指标评价算法进行了设计。研究表明:该仿真成像技术能够有效降低航空成像系统的研发和外场试验成本,克服时间、环境、地域等因素的限制,从而提高系统的方案论证、设计、测试、评估和应用效率。

非常规天气航空成像建模与仿真方法研究

给出了雨雾天气下户外场景图像仿真的具体流程,重点分析了点扩展函数对图像的影响,提出了根据截止角频率将一维调制传递函数转换成二维的点扩展函数的方法。仿真系统能根据不同的气象数据及无污染场景条件下的图像对不同天气状况下的雨雾图像进行仿真。

基于TOPSIS-AHP法的红外航空成像侦察相机综合评价

根据红外航空相机的成像原理,提出了相机评估指标。通过层次分析法(AHP)求解得到各指标的权重向量,并运用逼近理想解排序法(TOPSIS)对相应指标进行计算,最后通过实例验证了该方法的可行性。计算结果表明,空间分辨率和温度分辨率是红外航空相机敏感度最高的两类指标,为今后相机的研制与改进提供了参考方向。

无人机全天时航空成像侦察系统建模与仿真

航空成像侦察是获取战术情报的重要途径。设计的全天时可见光航空相机成像侦察系统参照无人机各种飞行环境,基于无人机数学模型、可见光相机成像几何模型和大气辐射传输模型,实现航空相机在无人机运动参数、航空相机参数、大气环境参数变化情况下的成像侦察仿真。该系统由仿真参数初始化、数字地图加载、相机成像仿真、大气辐射传输仿真、无人机半物理仿真、图像仿真与报告输出六个模块组成。通过大量实验测试表明本系统模型有很高的逼真度和有效性,同时,可根据系统仿真报告对系统模型进行性能评估与改进。本系统的参数优化功能可指导和论证无人机航空相机成像侦察装备的研制工作。

航空成像设备自动调焦方法

随着航空技术的不断发展,航空成像设备不断涌现,对设备调焦精度要求也越来越高。提出一种航空成像设备自动调焦方法,重点分析自动调焦控制原理和光栅法调焦原理,同时给出自动调焦系统在整个航空成像设备中的工作流程,对光学系统允许离焦量进行计算及实验验证,并说明实际照相过程中如何进行自动调焦补偿。实验表明,通过该方法进行自动调焦,调焦精度优于0.02mm,调焦时间约5s。

航空斜视成像异速像移的实时恢复

提出了一种异速像移补偿算法,解决了航空相机斜视工作时成像靶面的异速像移补偿问题。当载机侧身飞行时,航空相机会处于斜视状态,成像靶面上会同时出现多个不同大小的像移量,生成复杂的运动模糊图像。提出的方法通过对异速像移产生机理的分析,根据像移量的不同将图像分成多个区;然后将各区图像继续细分到像素线来提高算法的运算效率;最后,用一维维纳滤波并行处理各像素线,将处理结果合并成结果图像。实验表明:运用本文算法的并行方案在GPU平台下17.11 ms内能恢复一帧2 048 bit×2 048 8 bit斜视模糊图像,恢复结果的峰值信噪比(PSNR)达到30.469,图像细节得到有效恢复。

航空光电成像模糊的实时恢复

基于复数离散傅里叶变换(CDFT)频谱的共轭对称性,对传统的实数离散傅里叶变换(RDFT)做了改进,将改进后的RDFT算法用于维纳滤波器中来实现对运动模糊图像的恢复处理。一幅水平方向运动模糊,大小为512×512的8 bit灰度图像被用作测试图像,可以在19 ms内在Intel Pentium 4 3.0 GHz主频的PC机上用一维维纳滤波及改进的RDFT算法完成模糊恢复,满足实时处理的需要。实验结果显示,改进的RDFT能对CDFT的频谱数据实现有效压缩,节省一半的存储空间,使得维纳滤波等图像恢复频域算法的运算速度提高将近一倍;与CDFT相比,改进的RDFT算法没有丢失数据,能达到相同恢复精度。

虚拟战场中航空图像成像过程的几何和图像混合仿真研究

依据虚拟战场中不同季节、不同时刻、不同天候下场景生成、导弹景象匹配模拟训练为工程背景 ,建立全天候条件下航空图像成像模型 ,提出基于几何和图像混和的图像仿真方案 ,并在此基础上研制了虚拟仿真系统。仿真实验结果表明 。

航空光学成像与测量技术新进展

航空光学成像与测量技术具有高时效、低成本、高分辨、易判读等突出优势。作为一种不可或缺的光学遥感手段得到了广泛地应用。由于受到航空飞行的影响,光学载荷需要在有限的体积、重量和功耗约束下解决气动力(矩)干扰、振动、温度和气压的急剧变化等问题,从而获得更加清晰的光学影像和更精确的测量结果。面对本领域对航空光学成像与测量的新技术、新方法、新理论的需求,组织了航空光学成像与测量专题,在精密光学、精密机械、精确控制以及图像处理等方面介绍了一批优秀的研究成果。从理论引领和工程参考价值的角度,推动相关研究的进一步发展。

航空光电成像像移与像旋运动补偿控制技术综述

本文从控制的角度综述了大视场、高分辨率需求下,航空光电成像系统像移与像旋运动补偿控制技术的先进技术及研究进展。结合像移与像旋运动补偿控制发展趋势,将其分为单一执行器补偿控制和多执行器协同补偿控制两大类。对于单一执行器补偿控制,从控制照准架、控制光路折转、控制成像介质运动的三个角度进行了总结;对于多执行器协同控制,从指令协调、机械联动和多执行器信息交互三个角度,对协同补偿控制方案进行了梳理和分析;最后从五个研究方面对像移与像旋运动补偿控制的难点和未来发展趋势进行了展望。研究结果有助于航空光电成像领域学者快速全面的了解像移与像旋运动补偿控制的研究现状和发展趋势,为进一步提升航空光电成像装备的综合性能提供有益借鉴。

超分辨率重构在航空光电成像系统中的应用

介绍了超分辨率重构技术的基本原理及实现方法,分析了限制航空图像分辨率提高的主要因素。首先,依据工程应用需求列举出了3种可应用于航空光电成像系统的典型超分辨率重构技术;然后,着重讨论了错位误差对亚像元成像技术重构效果的影响,并通过仿真实验加以分析;最后,通过对发展现状的调研及工程应用需求的分析,对未来航空光电成像系统中应用超分辨率重构技术的发展方向进行了展望,具有一定的参考价值。