基于功率谱的遥感相机自动调焦算法研究与实现

应用图像处理法针对线阵CCD推扫成像的遥感相机进行自动调焦研究.推扫成像的线阵CCD相机在任意时刻所拍摄的景物都是不同的,这就给对焦评价函数的选取增加了难度.用功率谱的方法对任意景物在空间频域进行分析表明,功率谱对于自然景物具有一定的不变性.由此建立了基于功率谱的对焦评价函数,并采用DSP FPGA的高速硬件系统方案实现自动调焦的算法.一系列的调焦实验表明,系统有较好的自动调焦性能,基于功率谱的对焦评价函数是可行的.     

低噪声微波频率合成器的设计原理

本文首先回顾颇为一般的锁相环系统的基本相位噪声方程,并假定这些方程对输出频率平方归一化.这样,即使在复杂的频率合成的情况下,用这种方法和完全相同的图形,就可对噪声谱进行图解.因为归一化使所有的源的倍频或分频噪声功率谱密度不变.继而讨论低通锁相环滤波器所产生的热噪声影响,并着重说明用于低噪声的三阶-2型环路的重要作用.用两个例子说明理论结果.     

相位相关技术实现离焦模糊图像运动估计

为解决离焦模糊图像的运动参数估计问题,介绍一种采用相位相关分析的图像配准技术。该方法利用傅里叶变换的平移特性,对产生平移的目标图像进行傅里叶变换,计算位移图像之间归一化互功率谱,其傅里叶逆变换对应二维脉冲函数,通过计算脉冲函数峰值坐标获取位移图像之间的亚像元级位移量。结合相位相关配准原理和线性空间不变退化模型,给出离焦成像系统点扩散函数及其光学传递函数的数学描述,侧重讨论离焦模糊对相位相关配准结果的影响,证明图像经过离焦退化后,位移图像之间归一化的互功率谱具有不变性。动态运动模糊图像最大检测误差0.339像元,标准差0.19像元。该方法具有可行性和有效性,能够满足一般要求。     

红外成像系统噪声测量仿真研究

介绍了红外成像系统的噪声模型和测量方法,首先分析了二代红外成像系统不同于一代红外成像系统的特性.将红外成像系统噪声按时空三维空间划分为7个分量,就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,并给出了不同红外成像系统的主要噪声分量;其次,结合噪声模型给出了红外系统噪声测量方法;最后给出了实验结果,对模型结合实测数据用于噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

机载光电成像系统的像清晰度函数的研究

通过对数字图像功率谱的分析，建立了一种图像清晰度评价方法。该评价方法利用了任意图像的功率谱不变性，从而可以对任意图像进行清晰度评价。该方法结合了人眼的视觉特性，从而使评价结果更加符合人眼的主观感受。该评价函数的优点在于可实现对成像质量的动态评价，为进一步建立自适应光电成像系统奠定了基础。     

基于实测数据的红外成像系统噪声测量仿真

介绍了红外成像系统的噪声模型、测量方法和基于实测数据的噪声仿真法.通过分析二代红外成像和一代红外系统的不同特性,导出了更适合二代红外成像系统的三维噪声模型.就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,给出了影响噪声分量的原因.结合噪声模型给出了红外成像系统噪声测量方法;最后进行了试验,给出了实验结果,并对模型结合实测数据用于红外图像噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

机载光电成像系统的像晴淅度函数的研究

通过对数字图像功率谱的分析，建立了一种图像清晰度评价方法。该评价方法利用了任意图像的功率谱不变性，从而可以对任意图像进行清晰度评价。该方法结合了人眼的视觉特性，从而使评价结果更加符合人眼的主观感受。该评价函数的优点在于可实现对成像质量的动态评价，为进一步建立自适应光电成像系统奠定了基础。     

复码及其数字调制信号的精确功率谱分析

本文应用复码的D变换展开方法[1],研究了复码及其数字调制信号的归一化自相关函数和归一化功率谱密度函数,得出精确通用表达式。文中给出了与所得数学模型相对应的线性系统模型。本文所用的分析方法和得出的某些结论适用于所有数字信号数字调制波的归一化自关相函数和归一化功率谱密度函数的分析。文末还给出工程应用计算实例。     

移动通信信号自动调制识别的谱相关方法

一些不同的数字调制信号有着相同或相近的功率谱密度,但它们的谱相关函数却有明显区别。平稳的噪声和干扰的谱相关为零。利用谱相关函数的这些性质可以识别出噪声中的调制信号。本文提出了一种用于移动通信信号自动调制识别的谱相关算法,该方法可以识别各种主要无线系统和标准所采用的调制类型。     

一种白噪声幅度平坦度补偿算法的研究

针对传统设计实测带内幅度平坦度较差的系统缺陷,文中提出了一种白噪声功率谱平坦度补偿方法。该方法基于M序列产生带限白噪声序列,采用一种补偿函数和FIR数字滤波器有效补偿了白噪声在带内的功率幅度下降,改善幅度为3dB。理论分析和MATLAB仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

三角形方向鉴别阈值性能理论模型研究

阐述了红外成像传感器性能表征的TODT度量方法;依据频谱理论,首先确定了三角形标准靶的空间频谱描述函数;利用匹配滤波器的概念分别推导了人眼/大脑系统通过红外成像传感器可感知的非周期三角形标准靶信号和噪声;以图像视觉感知信噪比为理论基础,首次建立了红外成像传感器的TODT性能模型,并给出了计算机仿真结果.与实验测量数据比较显示了此模型预测红外成像传感器TODT度量曲线的合理性.     

衍射光学系统红外光谱目标探测性能

衍射光学系统具有大口径轻量化的优点,但其光谱范围较窄,能利用的红外信号能量较小,通常认为采用后会使红外相机的探测信噪比降低。基于衍射光学系统,分析了对地观测红外相机的目标探测性能,结合一个非制冷红外相机信噪比计算示例,明确了在地物背景和目标光谱特性不同的条件下,基于衍射光学系统的红外相机仍可能具有良好的目标探测性能。同时将红外相机等效噪声功率与激光和电子学系统进行对比,提出了红外探测系统的性能还可能进一步提高的观点,给出了一种引入激光本振结合电子学滤波细分红外光谱降低等效噪声功率的方法。     

基于结构相似度和保真度的红外成像传感器仿真评价方法研究

红外成像传感器系统典型效应建模与仿真的真实性和逼真度决定着红外成像制导仿真的有效性,因此研究红外成像传感器系统的典型效应仿真评价方法具有十分重要的意义。针对目前红外成像传感器仿真评价方法不足的问题,基于结构相似度(Structural Similarity,SSIM)和保真度提出了一种红外成像传感器仿真图像验证评价方法。采用SSIM评价了仿真图像的亮度、对比度和结构相似度,并采用保真度评价了仿真图像的空间几何特征和灰度特征。实验结果表明,该方法可有效评价红外成像传感器的模糊、噪声等退化效应,适于对红外传感器建模与仿真图像进行客观质量验证与评价。     

基于刃边法的红外图像目标信息复原

红外图像在成像过程中,由于成像系统本身的因素以及电子噪声、热噪声等,会造成图像质量下降,对红外目标信息的识别造成影响。针对以上问题,本文提出了一种基于刃边法的图像信息复原方案。首先建立红外系统的复原模型,采用刃边法来计算系统的复原参数;接着使用Prewitt锐化算子检测刃边,再利用三次样条插值以及Savitzky-Golay滤波优化边缘扩散函数,得到系统的点扩散函数;最后采用维纳与盲卷积复原算法对红外图像进行处理,比较两种方法的热噪声特性,并通过边缘锐度与标准差来量化复原效果。实验结果表明:维纳滤波相比于盲卷积在复原效果上的提升更为明显,约为1倍,且热燥声改善也优于盲卷积,复原方案切实可行。     

星载高分辨率红外双谱段遥感器光学系统设计北大核心CSCD

针对高精度红外遥感成像的应用需求,提出了高空间分辨率、高噪声等效温差和大幅宽的中波/长波红外双谱段遥感成像技术方案,在太阳同步轨道获取地面目标的中波和长波红外辐射信息,谱段范围分别为3~5μm和8~12μm,中波红外谱段空间分辨率优于5 m,长波红外谱段空间分辨率优于10 m,幅宽大于20 km,噪声等效温差优于60 mK。根据噪声等效温差和光学传递函数等要求优化了光学系统指标参数,分析了二次成像同轴三反光学系统的冷光阑匹配原理,计算了光学系统初始结构参数,设计了光阑匹配型和出瞳匹配型中波/长波红外双谱段一体化光学系统,比较了两种方案光学系统的冷光阑匹配效果。     

Impact of additive noise on system performance of a digital X-ray imaging system

The impact of additive noise on the performance of a digital X-ray imaging system was investigated. The X-ray system is uniquely designed for small animal studies with a focal spot of 20 microm and an adjustable source-to-object distance for radiography. The noise power spectrum and the detective quantum efficiency of this system were measured. The additive noise increased rapidly when the exposure time exceeded a certain range, since the charge-coupled devices of the detector had no cooling system. The noise power spectrum for the additive noise and the noise of the entire imaging system were studied and compared at different exposure times. The detective quantum efficiency was also measured at different exposure times. It was observed that for exposure times less than 10 s, the detective quantum efficiency ((DQE)(0)) is approximately 0.26, dropping to 0.13 at 4 lp/mm and to 0.026 at 8 lp/mm. However, when the exposure exceeds a certain limit (10 s in this study), the rapidly increased additive noise caused the system to be no longer quantum noise limited, resulting in a decreased detective quantum efficiency and a degraded system performance. For example, at an exposure of 20 s, the DQE(O) is approximately 0.22, dropping to 0.11 at 3 lp/mm and to 0.022 at 8 lp/mm.     

光学窗口透过光谱对特征目标红外成像探测效能影响仿真研究

红外成像在国防、消防、公共安全、化工、电力等领域有广泛应用,采用计算机建模仿真相比于实物测量方法来研究红外成像探测效能具有更高的效率。本文在建立目标辐射 大气传输 光学系统 红外探测器 信号采集完整仿真模型的基础上,通过软件仿真深入研究光学窗口透过光谱对特征目标红外成像探测效能影响规律,进而指导红外系统的设计优化。     

红外成像系统响应光谱非均匀性的理论分析

基于黑体标定的非均匀性校正方法在凝视红外成像系统中被广泛应用,但在面对天空背景成像或者高速飞行器上透过高温光学窗口观察常温目标两种情况下,出现了黑体标定不适用的现象。为此通过分析红外成像系统的响应特性,提出了响应光谱非均匀性的概念,指出了黑体标定法具有场景光谱分布依赖的特征。同时,分析了响应光谱非均匀性产生的原理,包括内外两方面原因。内在因素是红外探测器不同像元的量子效率随光谱变化存在差异,外在因素是应用场景的辐射光谱分布与黑体相差较大。在此基础上,给出了解决响应光谱非均匀性的建议。