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。     

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。     

莫尔条纹正交偏差的智能补偿方法

提出了一种新的编码器莫尔条纹正交偏差的补偿方法及实现方式。通过比较分析,采用相关函数分析法测量各精码周期莫尔条纹的正交偏差,并基于系统自身的粗码信息,构造一种智能采样算法,保证莫尔条纹采样均匀性;在工作中对所有精码周期的莫尔条纹实行数字式实时补偿,并可以通过模式间的切换自适应地更新正交偏差补偿参数,持续地保证补偿的精确性,降低编码器在各种恶劣环境下的误码率。实验结果表明,正交偏差10度以内时,补偿后的信号正交性提高了93%以上,保证了编码器测量精度。     

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%.     

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。     

高速面阵CCD的特殊驱动方法

本文提出一种特殊驱动方法,在CCD余元的读出过程中,采取不同的驱动频率,使CCD部分象元的读出速率下降,从而降低对处理电路的技术要求,这种方法具有一定的实用性.     

一种基于压缩感知的卫星图像观测矩阵优化

卫星图像分辨率高,包含信息量大,采用压缩感知对卫星图像进行观测和恢复,能够用少量数据完成图像重构。针对压缩感知观测矩阵随机波动大,鲁棒性不强,随机矩阵结构复杂的特点,本文提出了一种优化的部分确定高斯矩阵,作为压缩感知的观测矩阵,对卫星图像进行观测并重构。实验表明,与常用的高斯矩阵、贝努力矩阵等观测矩阵相比,采用优化的部分确定高斯矩阵,不但提高了重构图像的质量,而且增强了信号的鲁棒性和抗干扰能力。     

星上多通道遥感图像的实时合成压缩

针对星上图像整合电路工作频率过高而造成的成像系统工作不稳定的问题,讨论了相机结构的改进,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）平台实现星上时间延迟积分CCD（TDICCD）遥感图像实时合成压缩的方法。介绍了星上多通道遥感图像实时合成压缩的原理。针对TDICCD线阵推扫成像模式的特点,使用改进的JPEG-LS压缩算法;通过自适应量化动态地控制码率,在FPGA硬件平台上实现了图像数据的实时合成压缩。试验验证结果表明,在无损压缩和2倍压缩时,系统主时钟从原来的100 MHz分别降低为80 MHz和64 MHz,整合电路的工作稳定,恢复图像的峰值信噪比（PSNR）满足大于80 dB的要求。提出算法的存储量小,处理每行的平均时间为57.5 μs,小于相机的最小行周期63 μs,满足实时性要求。本文系统可靠性高,算法稳定,实现了星上多通道时间延迟积分CCD相机内部的实时合成压缩。