速高比对航空相机的影响分析

为满足航空相机成像时影像重叠率和动态分辨率的需要,运用公式推导法分析了速高比对照相间隔和影像位移的影响。从垂直成像和倾斜成像方式的照相间隔、影像位移与速高比的定量计算公式入手,推导出了直接和间接获取速高比比值的绝对误差和相对误差的传递公式。结果表明:根据获取原理分析速高比(速度、高度)误差,运用误差传递公式计算,就可以判定速高比对照相间隔和影像位移的影响是否满足航空相机的使用要求。     

电荷耦合器件积分时间对微型成像系统成像质量的影响

在光圈固定的情况下，确定合适的积分时间对于提高微型电荷耦合器件(CCD)成像系统的成像质量，增强微型飞行器的侦察能力具有十分重要的意义。本文讨论了决定CCD积分时间的各种因素，重点研究了适用于微型飞行器的CCD成像系统的积分时间与像移的关系，并进一步推导了计算像移量的相关数学模型。利用该模型对不同积分时间内采集的运动图像进行了像质评价，结果表明，在保证曝光量的前提下，当像移量被限制在1个像素内时，可以获得相对理想的运动图像像质。     

科学级CCD相机像不一致特性及其校正研究

科学级CCD相机是目前微光图像增强及其光电转换的重要器件，本文从图像转换质量的角度，以科学级CCD相机为对象，研究了面阵CCD像元特性不一致性的性质及其校正方法，揭示了这种不一致性是造成图像降质的重要原因，采用本文提出的CCD像元校正方法是获取高质量图像的重要途径。     

基于波像差法的物镜成像系统设计

基于波动光学光程差建立的光学系统像差理论,波像差由理想波面算起,表示实际波面与理想波面的差距,理想波面可以理解为以理想像点为中心的一个波面,所以光程差也就是波像差。根据光学元件材料折射率对成像光束波像差进行修正,将像差理论扩展到折射光学系统,使得该理论可应用于光束斜入射成像光学系统的像差计算;在光学成像系统中考虑像方空间折射率的关系,以及入射角方向的定义,使得波像差的计算表达式保持统一;应用扩展后的像差理论对成像面光学系统进行像差分析计算,并与Zemax光线追迹结果进行对比,验证波像差理论的有效性。结果表明：该像差理论为光束斜入射成像光学系统的设计、像质评价及优化提供了有效的分析手段。     

温度梯度分布时光学系统参数重建与像质分析

根据光学系统中不同材料的热导率,分析了环境温度急剧变化时系统中存在的轴向和径向温度梯度分布,以及由此导致的光学系统面形变化、光学元件间隔变化和光学介质折射率分布的变化,给出了温度梯度分布下光学系统参数重建的模型和算法,利用数值积分和正交多项式拟合计算温度梯度下的面形,计算精度可达10-7,编写了可重建光学系统结构和折射率函数并计算成像质量的软件。实例计算表明,径向温度梯度会引起光学元件更大的变形,与轴向梯度相比对像质的影响更为严重。     

制冷焦平面高动态范围热成像非均匀校正系数与积分时间的关系

变积分时间是实现高动态范围（HDR）热成像的最有效手段,但积分时间的变化会使得系统的残留非均匀性噪声也发生变化。从红外系统响应模型出发,推导了两点非均匀校正（NUC）法的增益和偏置校正参数与积分时间的关系,结果表明：增益校正参数与积分时间无关,只有偏置校正参数与积分时间有关;并通过实际热成像系统的测试对比实验,证明了上述结论的正确性。研究结果为变积分时间的HDR热成像系统的NUC提供了合理、可行的校正依据,可极大的简化变积分时间的HDR热成像系统NUC处理过程。     

基于飞行时间法的红外相机研究综述

基于飞行时间法(Time-of-Flight,TOF)的红外相机是一种新型的、结构小巧、可提取目标3D数据的立体成像设备;它可以高效实时的捕获运动或静止目标的深度信息和灰度信息,目前已经成为测量成像领域的研究热点;对TOF的发展做了系统的阐述,并且分析了该相机的成像原理,相机标定以及测量误差;归纳了TOF红外相机的特点以及应用情况,阐述了TOF红外相机发展趋势.     

HAADF Z衬度像的特点及在材料研究中的应用

高角度环形暗场(HAADF)的原子序数衬度(Z衬度)像具有分辨率高、对化学组成敏感以及图像直观可直接解释等优点.主要介绍了这些优点以及近来在材料科学研究中的应用状况.     

高角度环形暗场Z衬度像成像原理及方法

通常的高分辨电子显微镜应用相位衬度成像,相位衬度的成像是由于透过样品的各级衍射束相互干涉的结果,其衬度取决于衍射束的相对相位关系.在扫描透射电子显微镜中使用高角度环形探测器,可以得到原子序数衬度像.介绍了高角度环形暗场(HAADF)的原子序数衬度(Z-衬度)像的成像原理及方法.     

激光角度欺骗干扰半实物仿真时间延迟特性研究

时序关系是激光角度欺骗干扰半实物仿真实验系统模拟的重要环节,为了精确设置角度欺骗干扰超前时间,需要对系统的时间延迟特性进行研究。在介绍激光角度欺骗半实物仿真实验系统和干扰原理基础上,分析了系统时间延迟的主要来源,对各单体设备的时间延迟量进行了测量;基于测量数据建立了系统时间延迟模型,通过典型工况下激光角度欺骗干扰半实物仿真实验系统时间延迟特性测量,对模型进行了校验。测量结果表明：系统的延时时间峰值为230 ns,与模型仿真结果相吻合。     

弹载侦察图像质量评价方法研究

针对弹载侦察图像由于受成像平台和条件限制存在多类型混杂失真,为了对图像后续处理和成像系统性能优化提供重要量化依据和指标参考,开展此类图像质量评价研究。分析了弹载侦察图像的特点,针对成像平台的多自由度、多姿态变化情况,提取与相机抖动、结构变化、颜色丢失相关的3类11种图像特征,利用高分辨率测绘图像作为原始图像集,分块提取特征进行多元高斯模型(MVG)拟合获得基准分布特性,对弹载图像也进行分块处理获得对应MVG分布特性,比较其与基准MVG特性马氏距离作为子块质量得分,计算各子块的得分均值作为整幅图像最终得分。以实际弹载成像平台获取的图像进行了实验验证。实验结果表明：与盲图像质量测度算法、基于离散余弦变换的图像完整性测度改进算法、基于失真度识别的图像验证与完整性评价算法、质量感知聚类算法、盲图像质量空域测度算法、自然图像质量测度算法、整体与局部的自然图像质量测度算法7种其他经典方法相比,该算法具有更好的准确度和主客观一致性。     

基于光斑图像的激光束散角测量方法研究

利用光斑图像测量激光束散角,易受相机动态范围的限制,加衰减片又会影响光斑分布特性,从而影响测量精度.利用相机线性响应动态范围特性,提出了可行的测量图像方法,对得到的临界饱和光斑图像使用均值滤波后进行束散角测量,测量不确定度为0.02 mrad;同时提出利用图像融合的方法,通过对曝光不足和曝光过量的光斑图像融合,扩大了相...     

科学级CCD相机像元不一致特性及其校正研究

科学级 CCD相机是目前微光图像增强及其光电转换的重要器件。本文从图像转换质量的角度 ,以科学级 CCD相机为对象 ,研究了面阵 CCD像元特性不一致性的性质及其校正方法 ,揭示了这种不一致性是造成图像降质的重要原因 ,采用本文提出的 CCD像元校正方法是获取高质量图像的重要途径     

某型侦察车伺服精度的数字化检测设计

针对部队条件下常用转角精度检测方法存在的不足,设计并构建基于机器视觉的数字化检测系统.介绍常用检测方法,概述其原理,利用CCD摄像机代替人眼采集自准直仪的分划线图像,采用图像预处理技术识别分划线图像,通过轮廓提取、亚像素细分和直线拟合算法,自动判读分划板反射像的位移.结果表明:该系统能实现伺服转角精度的自动检测,设计简单易行,满足部队使用需求.     

双曲面折反射全景成像系统水平探测距离模型

为定量分析双曲面折反射全景成像系统的空间探测能力,建立了双曲面折反射全景成像系统水平探测距离的数学模型。该模型依据全景图像与柱面图像的映射关系,描述了系统水平探测距离与目标大小和入射角的数学关系:目标尺寸越大,入射角越大,水平探测距离越大;反之,水平探测距离越小。仿真实验和实际探测实验的结论相符。     

基于旋转反射镜光学成像的动态目标跟踪方法

为完善军事靶场实验中精准获得动态目标参数,针对现有目标跟踪方法无法快速跟踪高速运动目标的问题,提出了一种基于反射镜光学成像的动态目标跟踪方法。利用光反射原理,采用高速相机与反射镜结合的方式采集动态目标的多图像信息,建立目标运动数学模型;依据反射镜角度偏移量,研究反射镜转动参数与目标运动参数的匹配关系;采用嵌入式控制器、反射镜、光学相机等搭建系统硬件平台,并结合目标运动数学模型和图像处理算法,实现目标跟踪系统多参量的调控与优化。系统测试结果表明,在变速运动状态下所建立的目标跟踪模型能够获得清晰的目标图像,达到了跟踪的目的。     

一种改善受光照影响而恶化的图像质量的方法

光照过强或者过弱会造成可见光摄像头捕获的图像灰度值偏离视觉质量好时的灰度值,并且导致图像对比度降低,使图像视觉质量变差。针对上述图像视觉质量退化原因,提出了一种图像处理算法来改善退化了的图像视觉质量。先将图像灰度值恢复到光照合适时候的水平,然后用自适应直方图均衡算法增大图像的动态范围和对比度。仿真结果证明算法达到了改善图像视觉质量的目的。     

基于模板匹配的火炮身管膛线缠角测量技术研究

针对火炮身管膛线缠角测量问题，提出了一种新的基于模板匹配的方法。测量系统由光学传感器、定心机构、驱动装置及控制计算机组成。利用激光器投射一环形结构光同炮管内表面相交，形成炮管截面的轮廓曲线，CCD相机获取该截面轮廓图像。通过模板匹配得到不同截面图像之间的相对旋转角度，根据两个截面之间的轴向距离和旋转角度，确定炮管的膛线方程，再由膛线方程计算缠角值。同基于Radon变换的方法相比较，该方法不依赖于图像边界提取，对图像质量要求不高，理论分析及实验数据均表明，该方法具有较高的测量精度和稳定性；     

虚像显示系统自由曲面光学设计

为解决模拟器虚像显示系统由于离轴显示限制视场、眼点前移大幅降低边缘像质的问题,设计一种新型离轴虚像显示系统。利用像差理论,采用光线追迹方法,在全视场立体空间反向追迹光线,应用弥散斑均方根半径和平行度误差对 R2450-500-60°视景系统进行像质评价。结果表明：该设计能够改善像质,减小双目不平行度,使边缘视场角与像质达到要求。该设计系统不仅能大幅改善其光学性能,将垂直现场扩大到60°,而且实现成本较低,能进行大尺寸、大视场应用,满足多任务飞行模拟器的需求。