航空摇摆图像组的配准拼接算法

随着航空遥感应用的不断扩大和要求的不断提高,如何扩大航空遥感拍摄的视场成为越来越关注的问题,改进航空遥感相机的拍摄方式成为扩大拍摄视场的一种重要方法.航空摇摆相机将固定式拍摄方式改为运动式拍摄方式,将每一个拍摄点拍一幅图像改为每一个拍摄点拍三幅成像平面不同但具有部分区域重叠的图像,然后通过将这三幅图像组成的图像组拼接起来得到视场更大的图像.深入研究了航空摇摆相机的摇摆模型,提出了一种摇摆图像组的配准拼接算法.实验结果表明:该摇摆图像组配准拼接算法具有良好的配准拼接效果.     

星载拼接相机图像实时校正系统的研究

为了实时对多TDI-CCD拼接后获得准确与高质量的大视场图像,建立了多片TDI-CCD拼接相机像元实时校正系统.对该系统的图像拼接与灰度融合算法进行研究并对硬件实现方法加以介绍.对多片TDICCD拼接技术以及由此带来的图像错位与像元不均匀性进行了介绍,采用输出缓存技术实现拼接TDI-CCD奇偶片输出图像配准,应用比值平均法校正拼接片间的灰度不均匀性,实现实时大视场拼接校正.并将整套算法在Xilinx公司的Spartan 3系列的FPGA平台上实现,得以构成多TDI-CCD拼接校正系统.实验结果表明,该系统可以自动对3片2048像元的TDI-CCD拼接配准与灰度校正,获得清晰的大视场图像,满足系统实时性的要求.     

光学拼接系统中基于模板的图像配准

为了扩大成像系统的视场,设计了一套视场拼接系统。系统中,整个像面被分割成4部分,并分别由4个图像传感器接收,将4幅图像拼接可以获得完整的图像。将基于特征点的图像配准算法应用到光学拼接系统中,实现4幅图像的配准。由于4幅图像边缘有较严重的渐晕现象,为了提高图像配准的稳定性,提出了基于模板匹配的配准算法。将模板法和直接配准法的结果进行了对比,实验表明,模板法能够给出稳定的配准结果,从而能够保证配准的精度。     

单镜头大视场拼接系统成像分析与控制设计

为了满足远距离目标捕获的需求,提出了一种单镜头大视场拼接成像方法,设计了实验样机对其进行验证,对样机的成像特性进行了分析。介绍了样机的结构设计和相机曝光控制流程,然后根据该成像方法通过控制相机连续圆锥旋转实现大视场成像的特点,分析了样机成像的像移特性及样机结构运动精度对子图像正确拼接的影响,最后设计了在样机运转过程中使相机准确对子视场曝光的控制参数。实验中将样机参数代入分析结果进行了计算,得出了成像的像移大小,并对由相机运动误差导致的子图像拼接偏差进行了校核。计算得出了相机的曝光控制参数,最终获得了拼接正确的大视场图像。通过对实验样机的成像特点进行分析,为该单镜头大视场拼接方法在激光对抗系统中的工程应用奠定了基础。     

基于高程和地物光谱约束的多光谱图像预处理算法

分视场滤光片型多光谱相机在利用拼接和配准生成多光谱图像时,受云、水等特殊地物的影响,利用现有方法生成的结果图像上容易出现条带噪声和错配现象。提出了一种三维信息约束下的尺度不变特征转换(SIFT)图像配准和地物光谱特性约束下的多光谱图像预处理算法,该算法利用三维信息约束的SIFT算子提高配准精度,同时在地物光谱特性约束下选取有效的辐射校正点提高图像拼接时各条带图像灰度的校正精度。实验结果表明,利用该方法对分视场多光谱相机数据进行预处理时,即使图像上存在云、水等特殊区域的地物,结果图像仍能保持高精度配准且无条带噪声。     

基于FPGA 的大视场图像实时拼接技术的研究与实现

鉴于目前普遍采用软件方法获得大视场视频图像操作不便且实时性受限的缺陷,研究并设计了一种基于FPGA的可编程技术来实现多个摄像头视频数据实时拼接的大视场成像系统。系统通过APTINA公司的彩色CMOS图像传感器MT9M034获取原始视频图像信息,以Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA为核心完成视频数据的实时采集、缓存、拼接及传输。图像拼接部分首先对原始图像进行亮度差异自动调节的预处理以提高整体的拼接效果,然后利用相位相关法完成相对平移量信息检测,对原始图像进行配准,最后采用线性加权融合算法对相邻两幅图像的重合区域进行融合处理,使拼接之后的大视场图像达到渐进渐出平滑过渡的效果。实验结果表明,该成像系统简单可靠,有效地增大了可观测视场,经过拼接处理之后的大视场视频图像清晰度高、实时性强,具有一定的代表性和实用性。     

基于视场分割方式的宽视场高光谱成像系统的辐射匹配技术

视场分割方案是实现宽视场高光谱成像的可行途径之一,成像系统除了空间上需要配准外,辐射亮度也需要匹配.本文主要分析宽视场高光谱成像仪的视场拼接技术的辐射匹配原理和匹配要素,简要介绍了实现途径,通过该途径,成功地实现了一种机载高光谱成像仪的视场拼接,给出了该宽视场高光谱成像仪的飞行试验结果,试验显示辐射匹配结果良好,通过光谱曲线的对比,精度在系统误差范围内.     

数字图像拼接方法研究进展

数字图像拼接是指将具有重叠区的多幅数字图像或多帧视频通过配准和融合获得单幅宽视场图像或者动态全景图.数字图像拼接方法主要包括图像配准算法和图像融合算法.根据待拼接图像和拼接图像的特点,介绍图像拼接的4种基本类型,说明图像拼接的研究意义,概述近年来图像拼接方法的研究状况,最后分析图像拼接方法的研究动向.     

基于SOPC的视场拼接系统设计与实现

宽视场图像在视频压缩、虚拟现实和传输等领域有着广泛的应用。虽然利用广角镜头也可得到宽视场图像,但广角镜头的边缘会产生难以避免的扭曲变形。为了在普通成像系统的基础上获得宽视场图像,产生了图像拼接技术。分析了双路视场拼接系统的光学及机械原理,讨论了基于相位相关的视场拼接算法优劣,提出了建立基于SOPC的双视场拼接思想,介绍了双视场拼接系统的设计与实现。     

多光学传感器的图像拼接系统的设计

当要求的场景尺寸超出一个光学传感器的范围时,同时取得一个完整的场景就成为难点。针对这一问题,提出一套小型的视场拼接系统。采用多个光学传感器同时对场景进行采集,得到几幅互相有一定重叠的图像。然后进行图像配准和图像融合,实现无缝大视场的拼接。     

全视场彩虹-反射全息图

提出了一种摄制全视场彩虹—反射全息图的简单方法。通过在被记录物体的侧后方放置一反射镜来完成全视场记录。该法减少了曝光次数及所需主全息图的数目,也不需精细地对准调节装置。     

高集成度四视场中波红外光学系统

为了实现超小型化、长焦距和超大视场,提出并设计了一种高集成度四视场中波红外光学系统。该系统采用双光路结构形式,包括超小视场光路和小/中/大视场光路,两支光路共用中继组;对超小视场光路进行了四次立体折叠,并对小/中/大视场光路进行了二次折叠。通过以上六次折叠,整个双光路光学系统的外形尺寸得到了有效约束,其外形包络在242 mm×150 mm×85 mm (局部125 mm)范围内,系统集成度高。这种双光路光学系统包括超小视场、小视场、中视场和大视场四个视场。其中,超小视场的焦距为688 mm,视场为0.8°;大视场的焦距为13.19 mm,视场为40°,实现了长焦距和超大视场并存,并获得了50×的变倍比;超小视场光学系统仅采用5片透镜,透过率高,并具有光学被动消热差设计;整个双光路光学系统结构紧凑,体积小,实现了超小型化。设计结果表明,该光学系统像质良好,可以满足高性能热像仪的使用要求。     

扫描激光雷达的视场角和角分辨率研究

分析了出瞳扫描方式扫描视场角与激光雷达光学系统参数的关系，认为最大扫描视场角比主天线望远镜静态视场角小，在信号过程线性的前提下，根据强度像的瑞利判据提出了扫描激光雷达角分辨率公式建议。对主要结论都进行了实验验证。     

基于小靶标拼接的大视场摄像机标定方法

为了解决在大视场摄像机高精度标定中大尺寸靶标难以制作加工的问题,提出了一种基于小靶标拼接的大视场摄像机标定方法。该方法将小靶标在摄像机视场内多个位置进行摆放,通过各个小靶标之间的刚体变换,并考虑拼接过程中存在的约束条件,将各个小靶标拼接成一个覆盖整个摄像机视场的大靶标,然后使用该大靶标对大视场摄像机进行标定。仿真和实际实验表明该方法标定精度与使用实际大靶标进行标定时标定精度相当,能够实现对大视场摄像机的高精度标定。     

三视场小口径星图的仿真

红外波段可探测到足够多用以导航的星体。受限于客观条件,白天无法获取大量的星空图像。为了加快三视场恒星检测、星点定位和星图识别等算法的开发及算法性能的全面测试,需要研究三视场全天时星图的仿真方法。研究并建立了三视场天空辐射模型、系统噪声模型和恒星成像模型,设计并运行了三视场星图的生成软件。结果对加快算法的开发及算法性能的全面测试具有重要意义。     

毫米波焦面阵成像视场扩大分析

本文研究平面波倾斜入射在小F数毫米波焦面阵成像系统上衍射斑像差减小即视场扩大问题.采用射线追迹方法计算不同透镜剖面成像系统焦面上的点列图,对商用介质材料透镜通过优化剖面形状来减小像差从而获得视场扩大的效果.采用结合射线追迹和衍射积分的矢量孔径场法计算了透镜焦面上的衍射场分布,与实验结果做了比较,两者吻合.     

高分辨率、大面阵红外无热化光学系统设计

利用普通红外光学材料实现的大视场光学被动无热化系统应用于当前新型高分辨率、大面阵红外探测器时存在透镜数量多,不易实现轻量化、小型化的技术问题。为此,引入了低折射率温度系数的硫系玻璃,并设计了一种工作波段为8~12 μm、视场为40°×32.5°、F数为1.0且适配1280×1024探测器的光学被动无热化成像光学系统。设计结果表明,在-55℃~70℃的工作温度范围内,探测器特征频率42 1p/mm处的光学传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值均大于0.35,系统成像性能良好,能够满足实际工程应用需求。     

基于硫系玻璃的大视场红外光学系统无热化设计

在大视场红外光学系统中,基于普通红外光学材料实现的光学被动无热化系统存在透镜数量多且不易实现轻量化、小型化的技术问题。为解决这个问题,采用硫系玻璃与常用红外材料组合来实现光学被动无热化,并设计了一种视场为40°×32.5°、工作波段为8~12 μm、F数为1.0、工作温度范围为-55℃~+70℃的小型化非制冷红外成像光学系统。设计结果表明,该系统结构简单紧凑、成像性能良好,在空间频率42 1p/mm处的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值大于0.3,能够满足实际工程应用的需求。     

基于透射变换和二维指向镜的大视场光谱成像研究

为了对大视场范围内的目标进行 光谱成像,人们通常采用二维指向镜和面阵凝视光谱仪相结合 的技术途径。当用二维指向镜对近距离目标进行成像时,在不同方位 角与俯仰角下产生的像旋和畸变等都不同,从而给后续处理带来了 困难。因此需要先建立目标实际坐标系、探测器图像坐 标系和俯仰方位角三者之间的光学传递模型。根据该 模型即可得到透射畸变图像与真实图像之间的变换关系。然后通 过透射变换对透射畸变图像进行正视校正,便可对 大视场图像进行拼接。外场实验结果表明,该方法可行性 强,简单易行,稳定性好。     

红外双视场光学系统的初始结构求解

介绍了红外双视场光学系统的变焦理论和二次成像理论,利用高斯成像原理物像交换原则求解了各透镜组元的焦距及间隔,详细介绍了双分离镜组初始结构的求解方法.分析了利用PW方法进行求解的基本理论.最后根据上述理论设计了基于中波红外致冷型320×240元凝视焦平面阵列的红外双视场光学系统,并利用光学调制传递函数对其像质进行了评价....