高分辨力红外热图像重建算法的进展及研究

由于探测器阵列有限以及像元尺寸对成像的影响 ,红外热成像系统的图像分辨力较低 ,往往难以满足实际应用的更高要求。本文介绍了国际上较为流行的两种提高红外热图像分辨力的方法 :微扫描法和不受控的微扫描法 ,并提出用微扫描与基于Markov约束的Poisson MAP超分辨力图像复原算法 (MPMAP)结合重建高分辨力红外热图像的方法 。

基于步进凝视控制策略的告警系统

针对近程导弹告警设备目前采用的连续扫描型存在成像质量不高和固定凝视型成本过高的问题,对一种面阵红外CCD探测器的探测方法进行了研究。提出将先进的非等速步进准凝视图像采集控制方法用于一种复合式小型导弹告警系统中。对常规控制方法和步进准凝视控制方法进行了比较,重点解决了该控制技术在红外探测系统中的应用。此方案在某型在研告警设备中进行了实验,方位误差限定在0.4mrad条件下其分辨力可达0.01°。该控制方法可应用到其他告警探测设备的设计中。

应用于红外搜索跟踪和态势感知系统的全景成像技术

本文指出红外全景成像技术应用于搜索跟踪和态势感知系统的优势,提出了该类系统的几种主要全景成像方案,对各方案逐一介绍,列举典型应用实例说明,进行技术分析,对比了几种主要的全景成像方案的特点和应用领域,概括了全景成像系统的支撑关键技术,并展望发展趋势。

基于扩张状态观测器的快速步进/凝视成像机构控制

提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案,以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先,阐述了扩张状态观测器理论,对其特性进行了详细分析,并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道,设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上,利用观测器输出的加速度估计值,提出加速度补偿策略,并设计了补偿环节。实验结果表明,与无加速度补偿环节相比,引入加速度补偿后,成像机构每次步进调节时间由76ms减小到33ms,凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内,速度波动减小约2~3倍,成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单,需整定参数少,对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。

基于梯度的快速图像插值算法

为解决传统插值算法效果不佳而新发展的边缘方向插值算法计算量大的问题,提出了一种基于梯度检测边缘的快速图像插值算法。该算法通过在原图像每一个3×3邻域内计算二阶梯度,检测边缘是否存在:若存在边缘,则计算一阶梯度判断边缘强弱并自适应得到权值因子,然后进行带权的线性插值;若不存在边缘,则在此邻域内进行双线性插值。实验结果表明,此算法不仅使插值后图像具备整体清晰性和边缘平滑性,有效保持了图像的主观视觉质量,而且相比现有同等效果的插值算法,运算时间至少能降低20%,尤其适用于嵌入式设备图像放大的应用。

航空相机成像技术研究

无论是军事领域战术和战略侦查,或者是民用领域测绘、精细农业、海岸资源勘察和地图导航等应用,随处可见航空相机的身影。本文先介绍了几款20世纪典型的航空胶片相机以及它们的工作方式,然后将航空数字相机按工作方式分成了扫描型航空相机、步进凝视型相机和多镜头数字相机3类,简要介绍了其工作方式的原理及特点,并分别列举了相应的航空数字相机。最后对航空相机发展趋势进行了总结与展望。

结合面阵成像的摆镜扫描系统设计研究

为实现低轨卫星对地面热点区域快速、大范围的成像侦查,对面阵成像摆镜扫描系统的设计进行了研究。基于反射镜摆动扫描展宽相机视场的原理,根据卫星轨道高度、地面分辨率,确定扫描系统采用阶梯式的步进扫描,要求摆镜快速摆动快速稳定。给出了摆镜扫描系统的组成、技术指标和构型,采用TRUM-60旋转行波超声电机作为驱动电机。对设计的摆镜系统建立虚拟样机模型进行仿真,设计的摆镜模态满足系统使用要求。用ADAMS软件对摆镜系统进行动力学仿真分析,摆镜单步运动满足50ms快速摆动、50ms快速停止稳定成像的要求;1个运动周期内摆镜的运动状况与设计要求一致,前1 000 ms内完成10次快摆快稳的步进扫描,回程用时少于200ms,完成1行扫描的时间充裕。设计的摆镜扫描系统能完成面阵扫描,实现宽幅成像。

射手参与识别目标的图像制导中的凝视搜索技术

图像制导导弹的关键技术之一 ,是导弹在飞行中目标的搜索和捕获问题。本文分析了以往扫描搜索目标方法的优缺点 ,基于平飞弹道方案提出了几种图像凝视搜索技术 。

基于直线电机连续-步进运动的快速光声显微成像系统

报道了一种利用直线电机连续-步进的扫描方式进行光声显微成像的系统,该系统在运动时走弓字型路线,其中直线电机在X轴方向上连续运动,在Y轴方向上以步进的方式运动,采集卡只在X轴电机运动的过程中连续采集。该成像系统较之前振镜扫描的方式扫描的范围更大,可达到厘米尺度范围内的生物组织光声成像;较之前的步进电机逐点扫描的方式扫描速度明显提高。同时本文采用电机带动光和超声换能器一同扫描的方式,较光和超声换能器不动电机带动样品扫描的方式更灵活。另外利用包埋碳丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明,这种快速光声显微成像方法及其系统可以实现在体组织的高分辨率成像,有望成为一种无创、实时的光声显微镜应用于生物医学当中。

磁钢片检测自动化机构的研制与应用

根据磁钢片的参数特点,设计出全自动磁钢片检测机床。简要介绍其机械结构和原理。实际应用证明,该机床性能稳定,提高了检测效率。

光学遥感卫星凝视成像姿态规划及快速仿真方法

目前,遥感卫星凝视成像姿态规划通常只考虑横滚轴和俯仰轴,导致仿真图像出现小角度旋转,降低了视频成像质量;仿真过程多数未考虑仿真实时性,仿真时间过长,难以满足工程应用。针对上述问题,进行了修正图像旋转的偏航补偿,并提出了一种针对平坦地形的凝视成像快速仿真方法。首先,推导了对地凝视成像时航天器三轴姿态的计算公式;然后,基于中心投影建立了凝视成像的几何模型,并运用二维拉格朗日插值方法进行地球局部曲面重构;最后,进行了针对平坦地形凝视成像的仿真实验。仿真参数设置如下:轨道高度为526 km,相机焦距为1.45 m,像元尺寸为5.5μm。仿真结果表明,此仿真条件下姿态规划误差小于0.004 m;在不考虑高程变化的情况下,使用本文方法对地形平坦的目标区域进行成像仿真时,误差小于0.031个像素;相比于逐点计算的直接法,仿真时间减少了87%。

一种红外引导激光指向双模复合探测技术研究

随着红外光电系统由扫描型发展为凝视型,搜索范围大大增加,但仅得到目标的二维信息,如能与激光主动探测结合,得到角度-角度-距离的三维信息,可实现两者优势互补。提出了一种基于压电倾斜镜(PFSM)的具有指向功能的激光主动探测技术,与凝视型红外相机实现双模复合探测,对目标进行精密跟踪。对其视场、线性度进行了分析和系统测试,所得结果与计算结果相符。