空间遥感TDICCD相机振动补偿的优化设计

为了降低振动对空间遥感TDICCD相机的影响,提高成像质量,提出了被动补偿和主动补偿相结合的振动补偿方法;分析了振动对TDICCD相机MTF的影响,指出了当振动量小于一定数值时,通过优化设置积分级数可以同时满足系统对信噪比和调制传递函数的要求,提出了小振动时积分级数被动补偿和大振动时压电陶瓷主动补偿相结合的补偿方法;数值计算结果表明,在系统的信噪比要求为100倍,振动导致的调制传递函数大于0.95的前提下,当振动量不大于0.0136μm时,可采用被动补偿的方法对振动进行补偿,否则采用主动补偿。     

最小海明距离分类器的字符识别方法研究

应用最小海明距离(Hamming Distance,缩写HD)分类器,研制了一种新型的基于最小海明分类器的字符识别方法。讨论了该字符识别方法实现的技术路线,较好解决了理论的工程化应用问题,对500帧连续图像的时间字符进行实验,时间字符识别准确率为99.8%,达到了字符比较准确识别的目的。     

基于SOPC的1553B通信系统设计

为满足航天相机与卫星平台的通信,在深入研究了1553B总线协议及接口技术的基础上,设计了一种基于SOPC(system onprogrammable chip)的1553B通信系统,详细描述了硬件构成及驱动软件和应用软件的编写,并应用于航天相机控制系统中;利用Xil-inx公司Vertex-ⅡPro系列的FPGA芯片,在其嵌入式硬核PowerPC405上构建SOPC平台,并移植实时操作系统Vxworks,进行任务实时调度,使系统工作在RT模式下,实现了航天相机与卫星的通信。     

海上小型堆仪控系统的多样性评估方法及应用

利用多样性分析与评估的标准方法，对海上小型堆仪控系统的多样性设计进行分析与评估，并针对小型堆数字化仪控平台的选型方案，按美国核管会技术文件NUREG/CR 7007的方法进行多样性指标量化计算，从而为仪控平台选型方案提供量化数据支撑。分析结果表明，小型堆仪控系统的多样性设计满足相关标准要求，具备充分的多样性。      

TDICCD像元非均匀性对图像压缩的影响

为了验证星上遥感图像实时非均匀性校正的必要性,对TDICCD像元非均匀性对遥感图像压缩的影响进行了深入研究,并利用FPGA设计了一套实时非均匀性校正系统。首先分析TDICCD像元非均匀性产生原因,以及非均匀性对后续图像压缩影响的原理,并根据星上实际应用的条件,提出了一种保留增益的单点非均匀性校正算法,该方法即保留了2点校正算法适应性强的优点,又克服了星上2个标准源难以实现的缺点。最后进行实验验证,结果表明非均匀性优于1%,并将校正前后的图像分别进行了图像压缩,对压缩效果进行了比对,无损压缩时,像元非均匀性校正后,压缩比提高1.5倍左右;有损压缩时,PSNR提高4 d B以上,表明了星上实时图像压缩的必要性,以及本文系统和算法的可行性。     

空间TDICCD相机的便携式图像检测设备

空间TDICCD相机的研发过程中多数图像检测设备采用基于采集卡、海量存储器、PC服务器的结构从而限制了其使用环境,不能适应所有的检测任务。对其检测原理、关键技术和实现进行了详细的讨论。进而提出了一种便携式的图像检测设备。该设备的物理尺寸为320 mm×250 mm×100 mm,采用锂电池供电方式最长可工作3 h,本设备功能完善适应了80%的空间TDICCD相机的图像检测任务。     

基于FPGA的科学级CCD相机时序发生器的设计

简述了科学级CCD相机中CCD成像单元的时序发生器的功能:产生TDI-CCD、视频处理器和图像数据输出所需的各种时钟脉冲信号,在CCD成像单元工作中起着时间上同步协调的作用。该科学级CCD相机采用DALSA公司的IL-E2型TDI-CCD作为传感器,在分析IL-E2型TDI-CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了科学级CCD相机时序发生器。选用FPGA作为硬件设计平台,使用VHDL语言对时序发生器进行硬件描述,采用EDA软件对所设计的时序发生器进行仿真,针对XILINX公司的可编程器件XC2VP20-FF1152进行适配。结果表明:系统的集成度、抗干扰能力提高了,实现了科学级CCD相机工作时的可靠性、稳定性,以及低功耗,同时也使设计与调试周期缩短至小时量级。     

多通道时间延迟积分CCD辐射标定和像元实时处理

剖析了时间延迟积分CCD(TDICCD)像元校正对信噪比和调制传递函数测试的影响,设计了基于辐射标定和地面控制的多通道TDICCD像元响应非均匀性实时处理方法以提高星上实时图像的像元响应非均匀性。该方法基于辐射标定去除图像的固定图形噪声,并校正图像奇异点;通过分析星上实时传输图像,处理奇异点像元的图像问题,实现地面控制像元响应非均匀性的实时调整。提出的系统实时处理方式可以不改变硬件结构即有效改善图像的视觉效果,对于坏像元、像元性能降低、像元污染等特定情况有很强的纠错能力。实际成像试验的对比表明,该方法对信噪比、调制传递函数有很好的修正作用,其精确调整能力分别达到0.1db及0.01;在50%饱和值下测试的图像非均匀性指标达到1.25%。该方法结构简单,在工程实践中有很好的应用前景。     

测量空间相机像移量的联合变换相关器的改进

针对基于光学手段实现的传统光学联合变换相关器不适应空间环境等问题,对传统相关器进行了改进和试验验证。首先,采用完全电子学手段替代采用光学器件实现的方法解决了联合变换相关器适应空间环境的问题。然后,在联合变换过程中加入自相关运算,消除了零级衍射峰的影响,并引入过采样离散傅里叶变换方法提升相关器的测量精度。最后,采用精密直线导轨开展静态测试试验,验证了改进后的联合变换相关器的性能。静态测试试验表明：对于亚像元级的微小位移量,改进后的联合变换相关器测量误差均方根（RMS）值为0.22 pixel。改进后的联合变换相关器显示了良好的空间环境适应性和较好的可实现性,其精度基本满足空间相机像移补偿的要求。     

星上时间延迟积分CCD拼接相机图像的实时处理

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的时间延迟积分(TDI)CCD图像实时处理方法以提高拼接成像系统输出图像的质量和视觉效果。首先,对TDICCD成像系统进行像元级非均匀性校正,去除像元响应差异、固定图形噪声和暗电流噪声;对图像进行了基于行极值的自适应中值滤波,去除了图像中的随机噪声和脉冲噪声。然后,对噪声处理后的图像进行图像增强,通过提取图像的低频和高频成分,实现图像细节信息的调整和对比度增强。最后,采用基于行的分段线性拉伸方式,提高图像的动态范围。设计了基于FPGA的TDICCD成像系统的图像实时校正处理结构,分析了算法占用的资源、算法计算误差和可靠性等指标。实验结果表明,提出的图像实时处理结构将图像输出信噪比均值由48db提高到52db,图像非均匀性由3.41%降低到1.73%,图像的对比度显著增强,其动态范围提高了6%.