宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。     

线列探测器推扫成像中的锯齿拖影研究

在一种基于InGaAs材料的短波红外线列探测器中,光敏元呈品字形排列。在使用该探测器进行推扫成像时,图像中发现了锯齿状的拖影。这种拖影的出现降低了图像的质量。研究发现,串扰是锯齿拖影的成因,而串扰有多种来源,如探测器光敏元的光串或电串、电路的带宽不够等等。为了确定串扰的真正来源,进行了基于平行光管的单光点实验。实验观察了探测器对单光点的响应,实验结果表明这种锯齿拖影是探测器读出电路的带宽不够造成的。在改进了探测器读出电路的性能后,消除了图像中的锯齿拖影。     

星载斜视等距扫描成像

针对传统穿轨扫描成像方式存在的随扫描角度增大分辨率退化严重、大气程辐射差异大影响定量化应用等问题,提出了一种基于斜视等距扫描的成像方法。首先,介绍了该成像方法的原理,根据几何光学理论建立了几何成像模型。然后,基于几何成像模型,给出了大幅宽斜视等距扫描成像过程中扫描方向与垂直扫描方向空间分辨率随扫描角度的关系式,以及幅宽与扫描角度的关系式;进一步给出了该成像体制,通过卫星平台俯仰机动,实现多角度观测时分辨率、幅宽等关系式。最后,结合某预研星载相机进行了仿真分析。结果表明:分辨率退化大幅减小,在扫描角度60°时边缘分辨率退化相比穿轨扫描成像体制的9.3倍降低为2.5倍。为大幅宽成像边缘视场分辨率退化严重的问题提供了一种新的解决途径,对推动超大幅宽、高分辨率、多角度星载遥感的发展具有一定参考意义。     

异步推扫式遥感立体成像仿真系统

对三线阵CCD推扫式遥感立体成像方式进行了讨论,研究了推扫式遥感成像模型中的光学共线方程成像模型,分析了地形地貌梯度对推扫式遥感成像过程的影响.最后,在基于不变轨和固定姿态的前提下,以高斯合成曲面模拟三维地形地貌梯度,用数学仿真的方法验证了地形地貌梯度对推扫式遥感成像精度的影响,并结合嫦娥一号数据进行了分析.实验结果表明:推扫式遥感立体成像过程中,地形地貌起伏的梯度变化在飞行方向上引入了相邻轨图像的信息重叠或遗漏,在推扫方向上引入了投影误差.     

电荷耦合器件消拖影后非线性测定

随着电荷耦合器件（CCD）技术的迅速发展,CCD在光度检测中的应用越来越为人们所关注,如在CCD图像传感系统中,直接运用CCD列阵作为光电探测器件,测试光学系统及CCD成像系统的调制传递函数,其关键之一在于CCD光探测器的非线性。然而,CCD采集的图像都具有拖影。为了测量CCD芯片的非线性,提出一种定量测量CCD芯片响应非线性的实验方法,通过实验获得探测器输出信号与光照度数据,对图像进行消拖影;进而进行曲线拟合,得到了CCD芯片的响应非线性曲线。     

周视红外成像搜索系统中的实时目标检测方法

在周视红外成像的预警搜索系统中,大视场下红外图像的背景成分十分复杂;与此同时,高分辨成像使得图像数据量也急剧增加。针对周视成像系统中红外图像的特点,提出了一种基于分块图像加权熵值矩阵的快速目标提取算法:首先根据大视场下红外图像的空间分布特性,对原始图像建立子图像块矩阵;然后提出一种加权熵的特征判别函数,建立子图像块的加权熵值矩阵;最后分析了基于加权熵矩阵自适应阈值选取方法,对背景进行分类并快速提取目标兴趣区。实测数据结果表明:该算法流程是一种适合大视场条件下的有效目标检测算法,且具备良好的工程应用性。     

遥感面阵凝视图像并行超分辨重建方法

遥感面阵凝视成像系统可以得到同一场景的多幅图像,研究者常利用这一特点进行多幅图像超分辨重建,以提高遥感图像空间分辨率。但是这类研究往往将超分辨过程独立出来,很少结合成像系统的几何参数优化超分辨重建模型。因此,对成像姿态影响图像不同方向上分辨率的问题进行了分析,提出了基于姿态角的各向异性模糊估计,使退化模型更加准确。同时,为了进一步精确面阵凝视成像系统超分辨重建中的匹配参数估计,提高由系统引起的全局初始匹配误差的包容性,基于最大后验法提出并行优化超分辨率图像和匹配参数的方法。算法充分利用成像过程信息并实时优化匹配参数,实验结果证明与现有方法相比,不仅可以得到细节信息更丰富,更易于人眼观察的遥感图像,并且均方误差降低0.3倍左右,信息熵平均提高1.2。     

基于北斗导航卫星的BiSAR大场景成像

基于导航卫星的双基地合成孔径雷达系统具有低成本和易于部署等突出优势,近年来发展迅速,但受限于导航信号发射功率低,目标场景区的回波信号能量很弱,之前的实验结果中成像场景面积均较小。本文提出了一种基于多星多角度的GNSS-BiSAR大场景区域成像方法:采集多颗导航卫星在不同场景方向的回波进行成像处理,通过图像拼接获得高质量的大场景区域成像结果;开展了多星多角度GNSS-BiSAR成像实验,获得了较好的成像结果,并给出了图像解译,验证了GNSS-BiSAR系统用于遥感成像的发展潜力。      

近场光显微镜及对鱼鳞片材料的研究

对ＮＦＯＭ的原理进行了论述，并在一个实验的ＮＦＯＭ系统上对鱼鳞片样品进行了成像和分析。结果表明ＮＦＯＭ系统可对各种透明、半透明样品进行成像，证实了鱼鳞片中骨胶原分子有序排列形成生物驻极体特性的现像，同时观察到了鱼鳞片微米级生物全息现像。     

双线阵CCD错位采样高分辨成像

为了克服遥感相机分辨力受电荷耦合器件(CCD)像元尺寸的限制,利用系统超过奈奎斯特频率地物信息的成像能力,研制了在线阵方向和推扫方向同时错位半个像元的双线阵CCD相机高分辨成像系统,给出了该系统提高分辨力的原理。高分辨模式下,为避免均值法插值造成的拉链效应,提出了一种基于综合梯度因子判断插值方向的单向插值法;超分辨模式下,利用现场可编程阵列(FPGA)片上随机存取存储器(RAM)对图像进行交错重组实时输出高分辨率图像。利用Wiener滤波的方法对高分辨率图像进行复原,使两种成像模式输出图像的灰度平均梯度(GMG)分别提升62.5%和78.3%。实验表明,所提出插值算法使图像边缘清晰完整,插值效果优于均值法,且易于硬件实现;两种成像模式均可降低图像频率混叠现象,分别提高1.16倍和1.6倍系统分辨力,错位采样技术实现了系统高频信息成像能力的有效利用及高分辨成像。