基于B样条插值算法的亚像元技术的研究

亚像元动态成像技术是目前实现卫星相机小型化及提高相机空间分辨率的一种有效方法。在不改变TDICCD相机的焦距、成像距离,以及TDI CCD器件的像元尺寸的前提下,亚像元动态成像技术可以提高相机的空间分辨率。利用B样条插值算法,研究了TDI CCD相机的图像的亚像元动态插值问题,由两幅相机输出的原始图像经过算法得到比原图像分辨率高的图像,并对比了该算法与其它几种算法的效果,分析结果表明,该算法较其它算法得到的高分辨率图像的效果更佳。     

一种新的提高CCD成像分辨率的方法

提高数字图像的分辨率一直是一个热门话题，在现代高技术战争中发挥着重要的作用。从CCD成像原理出发，分析了1／2像素错位的低分辨率图像与高分辨率图像各像素灰度值之间的对应关系，提出了一种新的提高CCD成像分辨率的方法。通过多次移动CCD获得多幅低分辨率图像，按照介绍的算法合成一幅高分辨率图像，达到了CCD分辨率提高多倍的目的，算法的本质是使一超定解多元方程组变成有唯一解的方程组。通过仿真实验和分析表明：所建立的提高分辨率的方法是正确的，分辨率可以提高2倍、3倍甚至更高在理论上是可行的，而计算时间的复杂度远远小于其它方法。     

全光纤频域光学相干层析成像系统优化研究

针对频域光学相干层析(SD-OCT)系统特有硬件(线阵CCD及分光光栅)参数对成像质量造成的影响,展开了对基于光纤的频域OCT系统中硬件参量的模拟和优化工作,分析了分光计中CCD线列阵像素数及数字化深度、CCD安装偏差等因素对OCT成像质量的影响,并对光谱像素图定位进行了修正.研究表明:纵向分辨率不受CCD线列阵像素数的影响,CCD线列阵像素数的增多将线性地增大最大测量深度;CCD数字化深度小于6 bit将直接导致系统纵向分辨率的锐减;线阵CCD偏离聚焦透镜焦面将导致点扩展函数的强度减弱、系统分辨率降低;在较小角度内转动CCD,将使纵向分辨率得到提高;采用氖灯光谱进行像素图定位校正之后,可以相应地提高系统分辨率.部分模拟结论得到实验验证.采用此模拟优化结果,可根据OCT成像的具体要求对系统硬件参量进行优化选择.     

毫米波步进频连续波SAR成像系统研究

研究了一种基于毫米波的步进频连续波合成孔径雷达成像系统.基于算法研究,搭建了成像硬件及软件系统,实现信号扫描及回波信号的采集与处理.处理后的信号通过成像算法计算,获得目标物体的三维图像数据.实验测试了系统x、y、z方向的分辨率,测试结果表明系统x方向分辨率在8～9 mm,y方向分辨率为12 mm,z方向分辨率为40 m...     

应用于教学实验的水浸超声合成孔径聚焦成像算法

应用JDUT-1B型超声波扫描成像实验仪得到超声B扫描图像,使用延时取整的SAFT成像算法、引入小数延时系数的SAFT成像算法以及SAFT相关性成像算法处理图像.实验结果表明:处理后的图像较处理前图像的成像效果较为明显,横向分辨率有很大提高,将SAFT成像技术应用于教学实验具有可行性.     

亚像元几何图像成像与超分辨恢复算法

随着光学成像到光电数字成像的转变,如何提高CCD的几何分辨率已成为研制高分辨光电成像系统亟待解决的问题。从研究现状入手,给出了现有算法并指出不足之处`,建立了亚像元超分辨成像数学模型,提出了亚像元的CCD几何超分辨方法:将两片线阵CCD集成在同一器件中,在线阵方向上错开半个像元,同时读出时间减半,最终交织重组图像数据,合成高分辨率图像。利用MATLAB软件对双线性插值方法及亚像元成像方法进行了仿真,并定性定量地分析了两种方法的效果。结果表明:亚像元方法合成图像分辨率约为低分辨率图像的2倍,且两组仿真图像中的峰值信噪比比双线性插值图像分别高出1.4864dB和2.2070dB,该方法可以显著地减轻欠采样引起的图像模糊,且实时性优于双线性插值方法。     

基于折线采样的高分辨率成像系统设计

针对现有的提高线阵电荷耦合器件(CCD)成像系统的图像空间分辨率的方法存在的不足,提出了一种新的采样模式,并设计了一种高分辨率成像系统。该系统利用两个相同的线阵CCD相机进行特定的空间排列,即使得相机1和相机2的CCD阵列都倾斜θ来进行扫描取像,并利用图像校正和像素插值等图像重建方法,得到高分辨率的图像。实验结果表明,倾斜角取60°的情况下,相对于单个线阵相机在θ=0°的正常采样模式下得到的采样图像,图像的空间分辨率提高了1倍,且保持了成像的视野不变。本系统工程上实现简单,十分经济且便于维护,仅利用现有的成像装置即可获取更高分辨率的图像。     

高分辨率大视场DTI-CCD成像物镜的设计与实现

现代光学系统中,以CCD图像传感器为探测器的图像采集子系统主要由成像物镜和CCD器件组成。成像物镜的光学特性决定了整个系统的使用性能,成像物镜的分辨率应与CCD图像传感器的像素尺寸相适配。通过运用双远心系统,并使用OSLO软件进行结构设计,实现了对高分辨率大视场DTI-CCD成像物镜的成功设计。     

新型分子高光谱成像系统性能分析及数据预处理

将分子成像技术和高光谱技术相结合,研制了基于AOTF(Acousto-optic Tunable Filters)的分子高光谱成像系统.系统由显微镜、分光仪、CCD镜头、图像数据采集卡和计算机等几部分组成.在综合考虑各功能部件的性能及相互的制约关系的基础上,分析了系统的性能指标,系统的光谱范围从550～1000 nm,可采集200个波段,空间分辨率可达0.0615μm,光谱分辨率可达2nm,当CCD工作在积分模式下采集速度可达到2.612 5 s·B-1,当CCD工作在非积分模式下可达到约0.11μs·B-1.由于受系统光源和光路中透镜及传感器性能的影响,采集到的图像数据需要进行预处理,文中提出一种空间维和光谱维联合校正的灰度校正系数算法,并给出算法的具体实现.以白血病的血液作样本,通过对比校正前后的单波段图像、伪彩色图像和光谱曲线,说明校正算法的有效性,为后续的光谱图像数据分析提供了有效的数据.     

基于微位移技术提高CCD分辨率的方法

利用微小相对移动和计算机合成技术提高CCD等数字图像传感器分辨率是一个行之有效的方法.本文在这一技术的基础上,将CCD图像传感器按像元尺寸和不感光间隔尺寸二者之间的关系做出了分类,提出了适应更多图像传感器类型的高分辨率图像的获取方法和算法,并给出了某些类型的CCD图像传感器通过微位移方式提高分辨率的限度.计算机模拟和实验都验证了这种新方法的可行性.     

3D building reconstruction from aerial CCD image and sparse laser sample data

An approach for 3D building reconstruction automatically based on aerial CCD image and sparse laser scanning sample points is presented in this paper. The geometry shape of a building is shown very clearly in the aerial high-resolution CCD image, so we use Laplacian sharpening operator and threshold segmentation to extract the edges of CCD image first, and then pixel connectivity is used to extract the linear features in the CCD image. Bi-direction projection histogram and line matching are proposed to extract the contours of buildings. The height of the building is determined from sparse laser sample points which are within the contour of the buildings extracted from CCD image; therefore the 3D information of each building is reconstructed. We reconstruct 3D buildings correctly by this approach using real aerial CCD and sparse laser rangefinder data.     

Algorithm for reconstruction of digital holograms with adjustable magnification

A new algorithm that allows for reconstruction of digital holograms with adjustable magnification is proposed. The algorithm involves two reconstruction steps implemented by a conventional single Fourier-transform algorithm. The advantages of the algorithm lie in its adaptability to various object sizes and recording distances as well as in its capability to maintain the pitch of a reconstructed image, independent of the reconstruction distance and wavelength for objects larger than a CCD. The feasibility of the algorithm is demonstrated by experiments. The algorithm is especially useful for reconstructing color holograms and for metrological applications.     

层析型线阵推扫成象光谱技术及其仿真研究

本文设计了一种层析型线阵推扫成象光谱仪。与色散型推扫成象光谱仪或干涉型推扫成象光谱仪不同的是,它用线阵CCD代替面阵CCD,同时又具有高通量、多通道、高信噪比、结构简单、轻量等优点。其基本原理是利用光栅的多级衍射实现视场条带目标的一维空间和一维光谱组成的“空间-光谱平面”到一维投影象的Radon变换,然后由逆Radon变换重构二维数据(一维光谱和一维空间),另一维空间信息通过推扫便可得到。文章还提供了重构算法和计算机仿真试验结果,验证了算法和方案的可行性。     

基于压缩感知与扩展小波树的自适应压缩成像

为了在现有的采样条件下，通过新的压缩采样方式获得计算量小且质量更好的图像，提出了基于压缩感知与扩展小波树的自适应压缩成像方法。首先将图像投影到分区控制的DMD上，获得图像在低分辨率下的测量值，并通过压缩感知重构算法重构出低分辨图像，接着利用扩展小波树预测重要小波位置，通过DMD在小波域采样获取图像的细节信息，最后由小波逆变换恢复高分辨率图像。将该方法与最小化全变分算法（TVAL3）和近来提出的基于扩展小波树的自适应成像算法（EWT-ACS）效果进行对比，实验结果表明，以boat图像为例，在压缩感知采样率为0.75，整体采样率为10%的无噪声条件下，该方法相较于TVAL3、EWT-ACS算法信噪比提高了4.63 dB和2.87 dB，在附加噪声条件下成像效果也较好。该方法能极大地降低压缩感知重建算法的运行时间，同时减少采样次数，具有较好的抗噪性。     

粒子场数字全息诊断中的再现算法研究

 粒子场的数字全息诊断中,良好的再现算法能够在较短的时间内给出高质量的再现像。利用标准粒子板模拟单层面的粒子场,使用大面阵CCD实现同轴数字全息记录,得到了大尺寸的数字全息图。针对4种数字全息再现算法,本文从再现图像的质量、再现全息图的大小和计算速度3个主要方面进行了比较研究,结果表明角谱算法(FFT-AS)具有再现图像背景均匀,再现结果中无物理图像压缩,可以再现大尺寸的全息图且具有较快计算速度的优点,适合于粒子场同轴数字全息图的再现计算。     

强激光远场焦斑重构算法研究

 通过CCD图像采集单元结合传统的列阵相机测量高功率固体激光器的远场焦斑分布，采用图像处理技术的边缘算子提取焦斑的几何中心，提出通过几何中心对心的焦斑嵌套重构算法，解决了光斑饱和时的对心难题，实现了快捷准确测量激光焦斑，为激光器的实时控制提供参考数据。     

数字全息周期像的产生机理及在抑制零级衍射上的应用

在数字全息成像中, 利用CCD的RGB模式采样全息图时, 全息重构像会出现特定的周期性分布. 本文从理论和实验上详细研究了这种周期像产生的机理、分布特性和应用. 研究结果显示, 由于CCD的光谱滤镜会使全息图的RGB三个单色采样阵列出现部分像素信号的缺失, 因此, 需要通过特定的demosaicing数学算法对缺失的像素信号进行重建以形成完整的单色采样阵列, 这是数字全息再现像周期分布产生的根源. 而基于demosaicing算法的采样阵列重建会在全息图频谱中引入调制函数, 导致物体再现像和零级衍射斑的周期分布差异. 本文揭示了全息图的RGB采样、demosaicing算法与全息重构像周期性之间的内在关联. 最后, 讨论了结合空间移位和图像形态学技术, 利用重构像的周期性抑制零级衍射斑的应用. 所有理论与实验研究结果完全一致. 关键词： 数字全息 图像周期性 零级斑抑制