测绘相机焦平面CCD交错拼接中重叠像元数计算

针对采用焦平面CCD交错拼接方式的测绘相机会由于存在交会角而产生视场拼接漏缝问题,本文在考虑交会角和相机无侧摆的前提下提出了一种焦平面CCD重叠像元数算法。首先,根据测绘相机成像原理建立了前视相机成像模型,分析了产生视场漏缝的原因。接着,推导出在CCD数量为奇数和偶数两种不同拼接形式下的地面视场重叠及漏缝大小的数学表达式,进而得到了不产生漏缝时CCD片间最小重叠像元数计算公式,并对误差进行了分析。最后,将该算法应用于工程算例,并对比了地球曲率对计算结果的影响。通过算例得到了各CCD片间视场漏缝及最小重叠像元数,其最大值分别为1 141.491μm,115个。应用本文方法可以近似计算应用交错拼接法的测绘相机焦平面前后排CCD的最小重叠像元数,误差小于1pixel。

遥感相机焦面CCD机械拼接中重叠像元数的确定

针对推扫式遥感相机前后摆成像中焦面拼接的CCD其像片间出现视场漏缝的问题,提出了一种焦面CCD的非均匀重叠像元数机械拼接方法。首先,构造了相机前后摆的成像原理模型;接着,分析了CCD间产生地面视场漏缝的原因,并依据模型推导出相机前摆和后摆时各CCD视场间漏缝大小的数学公式,从而得到各片间容许的最少重叠像元数量公式。在此基础上,进一步给出了后续电子学图像拼接与配准中片间重复像元数的函数形式,为实现图像无缝拼接提供了软件实现依据。分析表明,该方法的理论误差ε小于一个像元尺寸,即|ε/D|<1。最后,给出了工程应用实例。

遥感相机的智能调焦方法

为了将基于图像处理的智能调焦方法引入到空间遥感相机中,从而提高其在轨调焦能力,提出了采用辅助CCD的遥感相机智能调焦方法。该方法解决了推扫式遥感相机由于图像动态变化导致的比较基准不确定问题,为智能调焦方法在遥感相机中的应用开创了途径。在阐述基本调焦原理的基础上,给出了实际应用中多片CCD级联时评价区域选择依据和算法,并以Variance函数为评价函数对调焦过程进行了仿真模拟,实验结果表明:该方法能够可靠、自动地搜索到最佳聚焦位置,获取清晰图像,适用于遥感相机使用。

空间相机CCD焦平面的光学拼接

为满足空间相机在大视场、高分辨率下进行测量，研究了多片线阵ＣＣＤ拼接技术，阐述了光学拼接的原理、装调、检测方法和焦面结构。在由长工作距显微镜和精密Ｘ－Ｙ导轨组成的拼接设备上，采用分光棱镜、机械微调的方法完成了三片 ＴＤＩ ＣＣＤ的光学拼接，搭接误差不超过 １／３像素。光学拼接具有结构简单，成本低和使用灵活的优点。

空间光学遥感器CCD焦面组件热设计

空间光学遥感器CCD焦面组件的热控工作旨在保证CCD器件所需温度水平和温度梯度,以满足遥感器高质量成像要求。分析了CCD焦面组件的工作模式与热控要求,遵循"被动热控为主,主动热控为辅"的热控制策略,提出了CCD焦面组件的热设计方法。在此基础上通过Sinda/G和TMG软件进行了计算机仿真,验证了热设计的正确性,对各类空间光学遥感器CCD焦面组件的热设计有一定的指导和借鉴作用。

传输型立体测绘相机的调焦机构设计

提高立体测绘相机地面像元分辨率和地面目标的定位精度,相机需设计调焦环节用以补偿CCD靶面的离焦量。本文根据立体测绘相机光学结构的特点以及相机的焦深,设计了一种基于凸轮导向的调焦机构。在设计中采用了可靠性设计和消空回措施,以保证结构的强度和刚度以及调焦精度。对传动误差的分析及精度验证试验表明:该调焦机构的传动误差为±1.71μm;CCD靶面的直线性精度在X方向为11.2″、Y方向为11.8″;在调焦行程内CCD靶面绕光轴旋转4.7″,满足用户提出的精度要求。

基于面阵CCD的火焰温度场测量方法研究

基于普通面阵彩色ＣＣＤ摄象机和图像卡获取的三波长信号，提出了一种测量高温火焰二维温度场的方法，文中给出测量原理，进行了误差分析，并且简要说明测量系统的组成。实验检测结果表明该方法有较高的可信度，是一种简单可靠的炉内温度测量方法。

亚象元线阵CCD焦平面的光学拼接

着重阐述了亚象元线阵 CCD焦平面的光学拼接的原理、拼接的技术要求和方法 ,并对误差进行了详细的分析 .光学拼接具有结构简单。

高温火焰图像处理比色测温法的数值方法研究

双色测温法是一种传统的比色测温法。近几年，随着数字图像处理技术的发展，双色测温法开始和数字图像处理技术结合起来，进行高温火焰温度的测量。本文在理论分析和试验研究的基础上，作为对双色测温法的改进，提出了一种迭代算法——双色校正法，并将该方法应用于面阵ＣＣＤ测量高温火焰温度分布的系统中。

用面阵CCD模拟测定星光漂移的方案研究

在LAMOST焦面光纤定位系统预研中 ,在焦面板上采用面阵CCD跟踪测量亮星的位置及其漂移 ,以对焦面板进行定位。在实验室条件下 ,用光纤出射光斑代替星光 ,即在光纤一端耦合进光 ,并在另一端用面阵CCD接收光斑 ,以模拟实际中接收星光情况。并利用重心法和图像迭加技术对采集的光斑信号进行处理。结果表明 :用面阵CCD测量星光位置及其漂移具有重复精度高 ,稳定性好的特点 ,且通过图像迭加处理 ,可提高星光信号的信噪比。

CCD计测量燃烧室截面温度场的原理研究

基于普通图像的二维温度场是燃烧室内高度方向温度变化的叠加。为了准确计算某一截面的温度场，作者以化简的辐射传递方程为物理模型，根据ＣＣＤ系统的光电转化特性对图像信号进行处理，给出了测量时的探头布置方案并简要介绍了数值模拟的结果，为利用辐射图像进行燃烧监测和计算三维温度场提供了理论基础，也为工程化设计提供了依据。图５

多姿态变化相机中CCD焦面组件的热设计

为保证CCD器件处于较小的温度波动范围,针对具有多姿态变化特点的空间相机,进行了CCD焦面组件热控系统的设计。根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理,设计了该热控系统的关键部件-热开关。基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化的情况,考虑了相机本体的遮挡关系,并结合相机姿态变化的特点,提出了由热开关控制双辐射板散热的方案,对此热控系统进行了具体的热设计。利用TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真。结果显示,仅采用被动热控措施的CCD焦面组件温度波动为12.34℃,而同时采用主动、被动热控措施后温度波动减小为1.73℃,满足热控指标的要求,表明热设计合理、有效。

一种计算机层析成像用X光高分辨探测器技术

探测器技术是计算机层析成像系统的关键技术之一。提出了一种基于面阵CCD器件,采用 光纤和光纤面板进行光耦合及传输的扇形束线阵扫描X射线新型探测器技术。实验结果表明,该新型探测器具有结构紧凑、性能可靠且分辨力高(约50μm)等特点,可以实际应用于工业X-CT系统之中。

提高CCD摄像头焦距测量精度的两种方法

简述了CCD摄像头测量航空相机焦距数值和检测实际成像面位置正确与否的原理和提高测试精度的方法.采用CCD摄像头接收被测相机所成的像,利用最小二乘法做曲线拟合和灰度矩法提高成像亮线中心的定位精度,从而精确地计算出像长值.实验和计算结果表明,两种方法对航空相机焦距数值的测试计算都有很高的精度,测试误差与理论误差(0.12%)相吻合;对实际成像面位置正确与否的检测判断结果完全相同,准确率达到100%.

大功率焦平面器件的热控制

为了实现大功率焦平面器件(FPA)的热控制,根据焦面组件的结构特点,通过仿真计算与试验相结合的方法,对大功率焦平面的热控设计进行了研究。介绍了大功率焦平面器件的主要热设计要求,分析了大功率焦平面器件、小散热空间并安装在移动构件上的焦面组件热设计的特点。利用I-DEAS有限元分析软件建立了热分析计算模型,并利用TMG模块进行分析计算。进行了试验验证,并根据试验给出了焦平面器件升温拟合曲线。最后,根据热设计实例提出如何合理地选择大功率焦平面器件的热控制方式。结果表明,50 W大功率焦平面器件连续工作2 min时,在有12℃冷源的情况下,能够控制焦平面器件<35℃,满足焦平面器件设计要求。

面阵CCD航测相机像移补偿技术研究

航空相机在拍照瞬间由于飞机的飞行运动和姿态变化而产生像移,要提高照相分辨率必须通过像移补偿来实现。采用在相机与飞机间增设三轴稳定平台的机械式像移补偿法来补偿姿态像移和前向像移,三轴稳定平台的三轴按照与飞机姿态变化角速率相等、方向相反进行旋转补偿姿态像移,三轴稳定平台的俯仰轴以飞行方向反方向、角速率等于速高比旋转补偿前向像移,并采用坐标变换法计算像移补偿后的残差,通过分析面阵CCD相机像面各点在进行像移补偿后的像移残差均小于1/3像元,符合成像要求。

航空遥感面阵CCD相机像移速度计算方法

为提高航空遥感相机的照相分辨率,必须对航空遥感相机进行像移补偿。探讨一种面阵CCD相机像移速度的计算方法——坐标变换法,其原理是利用地面上相同点在相机姿态变换前后像面不同坐标值之间的矩阵关系求出像移量及像移速度。利用该方法计算航空遥感相机在垂直工作方式下像面中心点与像面上任一点由于飞机的姿态变化与飞机的飞行运动引起的前向像移速度和横向像移速度,并将此方法推广到倾斜式相机像移速度的计算中。

线阵CCD图象传感器的焦平面光学拼接

光学拼接法可将若干个线阵CCD图像传感器首尾相接拼成一个象元数目很大的CCD探测部件。本文介绍一种立方棱镜分光、机械微调的光学拼接方法的原理,拼接要求,设计特点,以及拼接的结果。

离轴三反消像散多光谱相机调焦系统设计

空间环境的恶劣经常导致航天相机的成像平面偏离焦平面产生离焦,从而影响遥感成像质量。本文针对某航天离轴三反消像散多光谱相机设计了一种调焦系统对成像平面的离焦进行有效补偿。首先,分析了相机的离轴三反消像散光学系统和CCD焦平面的特点,确定调焦方式并阐述调焦系统工作原理。然后,介绍了调焦系统构成以及调焦控制器环境适应性、步进电机力矩选择、调焦传动机构的设计参数和位置编码器,推导出了调焦精度与调焦机构参数及编码器分辨率的关系,分析了调焦系统所能达到的调焦精度。最后,通过调焦系统测试了调焦行程内CCD焦平面直线位置与编码器码值的对应曲线。对闭环控制方式测试数据的计算分析显示,闭环调焦精度在3σ情况下为±3.11μm,满足相机调焦控制精度±10μm的要求。

单目CCD离面位移测量

以针孔成像原理为基础,利用结构表面的离面位移与所成图像中散斑颗粒的应变的线性对应关系,通过计算散斑应变场的方法来计算结构表面的离面位移场,对其理论进行数字模拟分析.数字模拟结果表明,该方法可进行离面位移场测量,测量精度高,与理论相符.还用该方法进行了离面位移试验,试验结果及分析表明,噪音对该方法的影响很小,离面位移测量精度为毫米,可应用于土木工程结构试验中.