阵列探测器的像点亚像素定位精度

本文研究阵列探测器的像点亚像素定位精度与内插算法及像斑大小的关系，文中提出一种校正算法误差、提高定位精度的方法。上述分析和论述通过实验证明是正确的。     

局部牛顿插值法提高多狭缝自准直仪准确度

根据多狭缝自准直仪目标物形状特征及光电探测器成像特点,通过边缘检测算法确定经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界.在此基础上应用局部牛顿插值法对CCD图像边缘位置附近进行亚像元细分,实现亚像元边缘检测;再结合最小二乘直线边缘拟合法进一步提高图像边缘检测准确度.经验证,该算法可达到0.13″的定位准确度.     

局部牛顿插值法提高多狭缝自准直仪准确度

根据多狭缝自准直仪目标物形状特征及光电探测器成像特点,通过边缘检测算法确定经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界.在此基础上应用局部牛顿插值法对CCD图像边缘位置附近进行亚像元细分,实现亚像元边缘检测;再结合最小二乘直线边缘拟合法进一步提高图像边缘检测准确度.经验证,该算法可达到0.13″的定位准确度.     

天文导航中星体高精度细分定位方法研究

介绍了一种从星体图像中高精度提取恒星位置的方法.这种方法把星光成像看成是高斯点扩散函数模型,利用线性内插和最小二乘法拟合得到高斯曲面参数,从高斯曲面模型中得到亚像素级的恒星位置.由于直接进行高斯曲面拟合计算非常复杂,将二维曲面拟合转化为两个方向上的一维曲线拟合,分别得到不同的曲面系数.仿真结果表明当信噪比小于0.05时,定位精度能达到1/20像素,与质心法比较,高斯曲面拟合法精度高,抗噪声能力强.     

基于FPGA的准直测角系统

为了提高线阵CCD准直测角系统的精度、速度、集成度,以及可靠性,提出一种集成于单片FPGA、光积分时间可自适应调节的片上准直测角系统。以FPGA作为系统处理核心,利用高斯滤波算法对CCD输出信号进行数字滤波,利用边缘自动检测算法获得图像的像元级边界,在此基础上应用多项式插值算法对图像边缘位置进行亚像元细分,最终计算出失准角。利用VHDL语言以及MAX+plus II软件完成了系统设计。系统仿真和实验表明,所设计的片上系统具有高精度、高集成度、高可靠性的特点。     

基于FPGA的线阵CCD亚像元边缘检测片上系统

为提高线阵CCD边缘检测系统的精度、速度、集成度,以及系统的可靠性,提出一种集成于单片FPGA、全数字化的亚像元边缘检测系统.根据图像边缘灰度梯度的阶跃特性,通过边缘自动检测算法确定出经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界,在此基础上应用多项式插值算法对图像边缘位置进行亚像元细分,实现亚像元边缘检测.以FPGA作为系统的处理核心及数字电路硬件载体,利用VHDL语言以及MAX＋plus Ⅱ软件对系统进行模块化设计,设计出集成于单片FPGA的线阵CCD亚像元边缘检测系统.系统仿真和测试表明,所设计的片上系统具有高精度、高速度、高集成度、高可靠性的特点.     

快速多项式拟合亚像素边缘检测算法的研究

传统的亚像素边缘检测都是先粗定位,再进行亚像素细分,因而运行时间较长.采用了一种基于多项式拟合的快速亚像素边缘检测算法.该算法根据图像的灰度分布,运用三次多项式拟合图像的边缘实现亚像素定位,从而达到较高的定位精度.采用在边缘附近取点,进行亚像素边缘检测,减少了运行时间.仿真实验给出的实验结果证明了该算法的有效性.     

提高CCD在激光三角测距中分辨率的方法

激光三角测距系统的精度主要取决于光斑象在探测器上的定位，用ＣＣＤ摄象机作为探测器时，光斑象的定位精度又取决于ＣＣＤ摄象机的分辨率。通常用光斑的采样灰度质心作为象点的准确位置可将ＣＣＤ的分辨率提高到亚象元级，但这种方法存在其固的的局限，边缘灰度跳变与高频干扰噪音影响。     

红外测温仪光学系统像质评价的一种方法

本文根据红外辐射测温仪实际工作情况,提出评价测温仪光学系统像质的一种方法。用全视场不同物面光线的点列图计算测温仪探测器接收的目标辐射能量及其集中程度;用计算目标距离不同时(目标温度不变)探测器所接收的辐射能量的相对误差来评价测温仪光学系统的像质。     

基于在轨成像物理机理的立体测绘相机建模与仿真

基于在轨成像物理机理的立体测绘相机成像建模与仿真综合考虑了大气辐射传输、卫星运行平台、光学系统成像、相机辐射响应等各个环节,采用数值模拟技术进行精确建模,可用于进行成像过程端到端的完整分析,评估成像系统设计可行性及成像质量。本文以可见光立体测绘相机为例,采用高精度高、分辨率地表物理模型作为输入源,首先结合立体测绘相机内外方位元素计算正视相机和前视相机CCD光敏面各亚像元区域中心的观测向量,然后根据目标相机的成像参数得到地面目标在相机入瞳处的辐亮度,最后通过光线追迹算法和光学系统点扩散函数模型计算探测器靶面的辐通量,经由探测器辐射响应模型得到数字影像。实验结果表明,正视相机几何物理模型定位精度达124 m,前视相机定位精度达193 m,能够较为可靠地模拟出立体影像,模拟方法可行。     

超分辨率图像重构技术在航天器相对位置测量中的应用

以两颗航天器间相对位置参数测量为研究对象,确定了基于单目计算机视觉及目标特征的测量方案,提出了基于超分辩率图像重构技术的航天器间相对位置的高精度测量方法。分析讨论了图像传感器的观察模型、图像传感器及光学测量系统的点扩散函数、配准方法、重构原理及方法。利用地面试验验证了该方法的正确性。试验结果表明:该方法与基于单帧图像及目标特征的方法、基于插值的方法相比较,在测量精度及稳定性等方面都有了较大的提高;与基于单帧图像及目标特征的方法相结合,不仅可以保证在不同作用距离上相对位置的高精度测量,而且具有较高的测量稳定性和可靠性。     

Directional variation adaptive image resolution enhancement

The goal of image interpolation is to produce a high-resolution image from its low-resolution counterpart. It has significant applications in video sensor network, where the resolution of images usually needs to be enhanced at the end user due to the limited transmission bandwidth. The key challenge of image interpolation is to preserve the edge structure of the image. In this paper, a new image interpolation approach is proposed to adaptively adjust the interpolation according to the directional variations of images. More specifically, at each pixel position to be interpolated, its neighboring pixels are projected onto 1D direction according to a number of proposed patterns. Then the direction, of which the variation is smallest, is chosen as the direction to perform image interpolation. Experimental results are provided to show that the proposed approach outperforms several conventional edge-directed image interpolation algorithms.     

低空摄影测量在弹丸落点坐标测试中的应用

靶场现有落点坐标测试设备大多数基于地面观测平台,存在通视要求的局限性,无法及时预测落点概略坐标,且对于连发密集型射击试验无法区分弹序。针对该问题,根据物点与像点的几何位置关系,提出了3种将观测平台设置为空中的无人机弹丸落点测量方法:内差法、距离比例法以及求解姿态角法。介绍了3种算法的基本原理和数学模型,然后结合模拟试验现场的测试数据对3种方法进行了验证,最后计算出满足要求所需要的相机最低技术指标。实验结果表明:内差法和比例法测量精度低于3 m,求解姿态角法的精度小于0.3 m。     

一种水下对空成像失真的校正方法

水下光电对空成像失真现象,主要包括位置畸变和灰度衰减两部分,在分析成像过程的基础上,分别推导出了畸变校正数学模型和灰度校正数学模型.采用双线性插值法来处理空间变换后的灰度插值问题,最终实现了灰度校正和畸变校正的同步.设计了以标准网格为目标靶面的实验来采集匹配点的信息以获取校正模型的相关参数.实验表明本方法能较好地还原出图像的真实信息,对图像失真校正具有较好的实用性.     

不同插值算法的光场重聚焦分析

光场数据重聚焦包括空间域重聚焦和频域重聚焦两种方法，在重聚焦过程中均需要进行插值计算，重聚焦精度与插值精度密切相关，而插值算法的复杂度会影响计算效率。在实际大量图像处理中，在重聚焦效果满足精度要求的前提下选择计算效率最高的方法，其中，插值精度对频域影响远大于空间域。介绍了空间域重聚焦和频域重聚焦的原理，以及传统3种插值方法和sinc函数插值法，分别用不同的插值方法对这两种重聚焦方法进行实验，比较其重聚焦效果并计算其效率。实验结果表明，在实际应用中为了满足计算效率的需求，在满足精度要求情况下，空间域重聚焦采用线性插值法最佳，频域采用采样半径为2像素的sinc插值最佳。对同一幅影像多次重聚焦时，频域方法优于空间域方法。     

高功率激光驱动器光束自动准直目标定位算法

为满足高功率激光驱动器光束自动准直的高精度和实时性要求,提出了一种快速高精度的自动准直目标定位算法。首先利用变结构元广义数学形态学边缘检测算法在充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响,然后采用拉格朗日多项式插值算法对圆目标轮廓进行快速亚像素定位,最后利用最小二乘拟合以及几何形心拟合的方法实现图像中光斑目标中心的精确定位。该算法在神光Ⅱ升级装置的光路自动准直中得以验证,实验结果表明八路预放光路准直时间小于3 min,主放光路准直时间小于7 min,主放输出光束近场准直准确度优于0.2%,远场指向准确度优于0.2(RMS)。     

Accuracy enhancement of digital image correlation with B-spline interpolation

The interpolation algorithm plays an essential role in the digital image correlation (DIC) technique for shape, deformation, and motion measurements with subpixel accuracies. At the present, little effort has been made to improve the interpolation methods used in DIC. In this Letter, a family of recursive interpolation schemes based on B-spline representation and its inverse gradient weighting version is employed to enhance the accuracy of DIC analysis. Theories are introduced, and simulation results are presented to illustrate the effectiveness of the method as compared with the common bicubic interpolation.     

Effects of k-space filtering and image interpolation on image fidelity in (1)H MRSI.

2D MRSI suffers from the effect of the spatial response function due to the truncation of the sampling of k-space. Filtering of the k-space data-set is often used to suppress the side lobes caused by the effects of the SRF, where the sampled data-set is multiplied with a weighting function before inverse FT. Commonly used filters in MRSI are the cosine, Hanning and Hamming filters. The data-set is often interpolated into a larger image matrix size for analysis, where "Fourier interpolation" (FoI) and "cubic spline interpolation" (CSpI) are two common methods. In this work, the effects of k-space filtering in practical usage was examined, and the image representations of the object for the two interpolation methods were compared.This study showed that application of filtering improves the image representation of the structures in the object and should be used in MRSI. FoI correctly visualizes the information inherent in the data-set, while the features of the object were dependent on the position of the object relative the original matrix in the CSpI interpolated images. FoI should therefore be used for quantitative evaluation of MRSI images.     

联合变换相关器像移测量试验系统设计

为了测量卫星姿态不稳定或振动等原因引起的空间相机亚像元像移,设计了基于联合变换相关器的像移测量试验系统。阐述了该方法的数学原理,面阵CCD的安装位置以及输入图像序列的获取方法。根据相关参数确定了试验系统的傅里叶透镜结构和参数,最终设计了试验系统。应用线性插值和像元合并方法获得具有亚像元像移的图像果表明,像移测量的精度不随景物的内容而变化,测量得到的像移误差均方根值<0.2pixel。