基于颤振探测和编码曝光的快速图像复原方法

编码曝光方法是基于扩频技术的思想,通过对快门的编码将传统的快门频谱扩展到更宽的频带上,保留更多图像的频域信息,方便图像信号的恢复。提出了一种基于光纤陀螺振动探测和编码曝光的颤振模糊图像复原方法,介绍了编码曝光和颤振探测的基本理论,实现最优编码码字的选取。利用光纤陀螺进行颤振轨迹探测,并使用统计的方法估计点扩展函数(PSF),将复杂的几何计算问题转化为简单的统计问题,降低运算复杂度,提高运算速度。提出的方法主要用于复原由卫星平台颤振引起的遥感成像模糊,实验结果表明,该方法能够实现快速的复原,对于快速获得高分辨率遥感图像具有重要意义。     

低曝光量下投影算法的稳健性研究

研究了在低曝光量情况下灰度投影算法的稳健性,为提出的稳定成像系统的设计与实现提供可行性论证。通过合成视频实验探讨、实际视频实验论证相结合的研究方法,探讨曝光量不足对灰度投影算法性能的影响。实验结果表明,灰度投影算法在欠曝5档和存在一定随机噪声的情况下,仍能保持良好的运动矢量估计性能,从而说明了投影算法在一定的曝光量范围内仍能准确地得到运动矢量估计,是一种运算量小、实时性好且稳健性较强的电子稳像算法。投影算法在低曝光量情况下良好的稳像稳健特性,使其能在低亮度及高实时性要求等环境下应用于航拍、卫星遥感等稳定成像或高清晰成像场合。     

用于像移探测的位平面匹配改进算法

像移探测作为电子稳像的重要的步骤,直接影响稳像的精度和速度。针对传统位平面匹配算法的局限,对各阶位平面的探测效果进行了综合测试,并提出了一种改进方案,即对位平面4,5经过下采样后组成一个合成位平面来进行匹配。研究了匹配块大小变化对位平面算法的影响,比较了相邻帧和固定帧两种参考帧选取方法的优劣。实验表明,改进的位平面匹配算法提高了位平面算法的稳健性,在没有增加计算量的前提下,算法精度达到了与全搜索块匹配法相当的程度。     

基于光学联合变换相关器的像移探测技术

针对稳像中运动矢量的求取,提出了一种基于光学联合变换相关器的像移探测技术.给出了基于光学联合变换相关器的像移探测原理,并给出了仿真结果.为了验证联合变换相关器的探测准确度,进行了实验验证,验证结果表明探测最大误差为0.8个像素.结果表明,光学联合变换相关器能够很好地探测出运动矢量,进而完成图像稳定工作.相比单纯的软件算法求取运动矢量,基于光学联合变换相关器的像移探测技术能够更快更好地达到目的.     

基于块匹配的低光度图像对融合方法

针对低光度条件下长曝光图像与短曝光图像的融合问题,提出了一种基于块匹配的图像融合方法,将低光度图像对融合成为一张更好的图像.首先提出基于金字塔多尺度模型的双向鬼影检测算法,该算法降低了噪声和欠曝对鬼影检测的影响,用于准确检测低光度场景中图像对之间由于物体运动造成的不一致区域;随后利用块匹配算法重建鬼影区域;最后运用改善边缘特性的泊松融合算法提取两次曝光图像中的信息生成结果图像.实验结果表明,该方法有效地保留了短曝光图像的边缘锐度,并保持了长曝光图像的色彩、亮度和细节.     

基于面阵CCD的时间延时积分模式的空间相机自动对焦

空间面阵相机在轨运动会产生运动模糊,影响自动对焦准确率。为解决该问题,提出行间转移面阵CCD的时间延时积分(TDI)模式实现去运动模糊。选取行间转移面阵CCD KAI-1003作为成像器件,利用可编程逻辑器件(PLD)控制时序信号,匹配CCD的行转移速度与目标运动速度,实现去运动模糊。实验表明该成像系统不仅能去运动模糊而且还大幅提高图像信噪比。去运动模糊后,根据较短时间间隔内空间相机拍摄的图像有重叠区域的特点提出一种空间相机自动对焦方法。通过配准算法找出序列图像间的重叠区域,并计算重叠区域的清晰度评价值,然后根据传递特性将评价值映射到同一个评价体系中,最后找到最佳对焦位置。实验表明该成像系统对高速运动的目标能够实现自动对焦。     

基于MEMS陀螺仪的光学图像拼接

提出了一种利用刚性连接于光学系统的微机械陀螺仪的光学图像拼接加速算法.该方法基于相机投影模型和坐标变换关系建立相机运动与像素坐标移动的关系;根据陀螺仪数据计算拍摄前后两幅待拼接图像期间相机的旋转角度,确定两幅待拼接图中特征点搜索窗口大小;然后基于SURF特征提取算法,提取待拼接两幅图片中的特征点,在搜索窗口内寻找匹配特征点对,避免了全局搜索从而减小计算量,加快匹配速度.实验搭建了硬件平台以验证算法可行性,与传统全局搜索匹配相比,运行时间减少了31%.     

用于实时数字稳像的灰度投影算法研究

基于灰度投影算法构建了一个实时数字图像稳定系统，阐述了灰度投影算法应用于数字稳像的基本问题.深入分析和研究了算法在稳像系统中的中值滤波、区域选择、参考帧选择等优化问题.该系统的硬件由振动平台、光学镜头、CCD、图像采集卡和计算机构成；软件编程基于DirectShow平台，通过Visual C++实现.通过对稳像试验结果的定量评价与分析表明，该灰度投影稳像算法具有简捷、快速、准确的特征，是实现摄像机实时数字稳像的一种切实可行的方法.     

基于简化对焦模型的自动对焦窗口调整方法

提出一种基于简化对焦模型的自动对焦窗口调整方法用于数码相机自动对焦过程.根据初始对焦窗口和初始像距计算初始对焦窗口边界的视场角,镜头位置改变后,再根据此视场角和新的像距计算新的对焦窗口边界,进而调整对焦窗口,实现景物跟随.实验结果表明,该方法能够在物距未知的情况下近似地计算出目标的像高,与固定对焦窗口相比,能够避免背景信息的干扰,使评价函数具有单峰性.且该方法计算过程与图像内容无关,不受图像模糊程度的影响.     

欠曝光下光学联合变换相关器位移探测技术的稳健性研究

研究了在低曝光量下光学联合变换相关器位移探测技术的稳健性,为提出的颤震探测系统设计与实现提供可行性论证.通过实际视频,探讨曝光量不足对光学联合变换相关器位移探测的影响.并讨论了不同方差的高斯白噪声对探测的影响.实验结果表明,光学联合变换相关器位移探测技术在欠曝3.5档和存在一定噪声范围内仍能保持良好的运动矢量估计性能,从而说明了光学联合变换相关器像移探测在一定的曝光量范围内仍能准确地得到运动矢量估计,是一种运算速度快、实时性好且稳健性较强的探测技术.