光谱成像仪CCD焦平面组件非均匀性校正技术研究

分析了光谱成像仪CCD焦平面的非均匀性机理和各种非均匀性校正算法,提出两点多段的非均匀性校正算法,该算法避免了两点校正算法的低准确度和多点校正算法的大运算量.在光谱成像仪上的应用结果表明,两点多段的非均匀性校正算法具有运算量小、准确度高、实用性强的优点.     

多角度偏振成像仪鬼像校正方法

根据多角度偏振成像仪光学系统特点,分析了仪器的鬼像分布特性,结合光学设计软件CodeV与ZEMAX确定了产生严重鬼像的光学工作面,并对实验测得的鬼像图像进行了标记.在此基础上,利用鬼像畸变与视场的关系,采用多项式拟合的方法得到仪器全视场鬼像位置和形变,并通过实测图像确定了原像和鬼像图像之间的能量衰减比,建立了仪器全视场的鬼像校正模型.最后分别对未饱和及过饱和图像进行了校正,结果表明,此校正方法可以消除至少90%的鬼像杂光.     

大视场偏振成像仪的相对辐射校正研究

设计了基于单像元辐射响应模型的相对辐射校正方法和流程.依据信号还原入射光的反演顺序,分析非均匀性干扰信息,依次对探测器、空间杂散光、起偏度和光学系统相对透过率进行校正.在轨测试期间,设计了基于沙漠场反射率法的多角度观测数据快速检验方法,满足了大视场偏振成像仪的相对辐射性能检测需求.实验数据表明,单点相对辐射响应差异均小...     

分光型偏振成像探测系统校正研究

在分析系统响应非均匀性和非一致性的基础上,根据系统响应的线性特性,采用`两点校正法和基于辐射定标的方法对分光型偏振成像探测系统进行了校正,利用偏振测量装置测量了系统校正前后的精度,并开展了成像探测试验。结果表明,该方法有效地提高了系统解析偏振信息的精度,丰富了偏振图像的细节信息。     

超光谱成像仪图像均匀性校正

为获得高质量新型超光谱成像仪图像,根据新型超光谱成像仪图像特点,对其图像均匀性校正进行研究。利用转台旋转模拟超光谱成像仪对地面推扫,对景物成像获得超光谱成像仪三维数据;采用太阳作为新型超光谱成像仪图像均匀性校正光源,应用相应校正系数对超光谱成像仪的数据进行处理。结果表明：所采用校正方法对新型超光谱成像仪具有很好校正效果,同时也验证了新型成像光谱仪具有较高成像质量;单像元校正时间为2×10-6s,大数据量图像校正需较长时间;利用太阳照射漫反射板作为扩展源对亮度均匀物体图像进行校正,校正均匀性小于4%。     

TDI CCD光子响应非均匀性噪音分析与测量

探测器光子响应非均匀性噪音会降低低照度情况下遥感成像系统的成像质量.针对这一现象,本文首先结合探测器的物理性质,对各种噪音源进行了研究;建立了TDI CCD不同级数下的光子响应非均匀性噪音模型,随着曝光量的增加,光子响应非均匀性噪音也线性增加.其次根据曝光级数越多TDI CCD对非均匀性噪音的平滑效应越明显这一现象,提出一种光子响应非均匀性系数与曝光级数之间的关系式,并给出了利用TDI CCD输出图像提取光子响应非均匀性噪音的方法.最后建立了试验系统,通过试验对测试获得的光子响应非均匀性噪音与理论分析计算得出的结果进行了分析.     

基于相对响应校正的多角度偏振成像仪几何定标精度提升方法

高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多角度偏振成像仪的实验室几何定标实验证明了所提方法的提升效果。提升效果在大视场区域中更为显著,最大几何定标精度约为0.1 pixel。最终,基于所提质心定位精度提升方法在实验室中获得了高精度的多角度偏振成像仪几何模型参数,模型拟合残差优于0.1 pixel。     

一种非均匀校正的新算法

本文在分析现行各种非均匀校正算法优缺点的基础上,根据红外焦同器件探测单元响应曲线特点和神经网络理论,提出一种新的非均匀校正方法－“Ｓ”曲线模型算法。该算法能同时校正焦平面器件的非均匀性和非线性,并且具有动态范围大、存贮容量小和校正精度高等焦点。     

基于贝叶斯估计的IRFPA自适应非均匀性校正

针对长时间工作后红外焦平面阵列(IRFPA)响应特性发生漂移,图像质量下降的问题,分析了两点校正(TPC)后残留非均匀噪声的特性,在TPC的基础上提出了一种自适应非均匀性校正方法。将两点校正后的图像进行小波分解,利用贝叶斯阈值逐点进行信号方差和噪声方差的估计,计算出残留非均匀噪声并加以去除。实验结果表明,该算法可以有效去除残留非均匀噪声,避免因红外焦平面阵列响应特性漂移而导致的图像降质。     

平行光管发散角对多角度偏振成像仪几何定标精度的影响及校正方法

为提高多角度偏振成像仪(DPC)的实验室几何定标精度,分析了平行光管发散角对像点定位精度的影响,建立了误差模型,并通过改进几何模型参数拟合时的目标方程来校正像点定位误差.对比验证实验结果表明,所提方法提升了基于平行光管的几何定标方法的定标精度,在视场角较大时提升效果更明显,当平行光管发散角为2°且入射视场角50°时,定...     

多角度偏振成像仪在轨图像配准及性能评估

高精度的图像配准是保证多角度偏振成像仪在轨数据有效性的关键.介绍了多角度偏振成像仪基于光楔的偏振图像配准方法和基于地球参考网格的多角度、多光谱图像配准方法 .系统地分析了影响多角度偏振成像仪多角度、多光谱图像配准性能的误差,并提出通过相对几何定标提高多角度、多光谱图像配准性能.对比误差校正前后多角度偏振成像仪的多角度、多光谱图像配准性能,证明所提方法有效地提高了多角度、多光谱图像配准精度.多角度偏振成像仪在轨多角度、多光谱和偏振图像配准精度分别优于0.26 pixel、0.14 pixel和0.1 pixel.     

星载多角度偏振成像仪偏振辐射测量的理论误差分析

星载多角度偏振成像仪可以获取目标的多角度偏振辐射信息,探测精度是重要的技术指标。为研究仪器的测量精度及相关的误差因素,以Stokes-Mueller为数学描述方法,分析仪器的原理和光路结构特点,从理论上推导了仪器的偏振辐射测量模型,并通过实验初步验证了镜头Mueller模型的正确性。在考虑目标光各种偏振态的情况下,分析了非理想光学器件重要参数对目标光偏振度测量结果的影响,得到了偏振度测量误差与通道相对透射率、空间高频相对透射率/响应率、线偏振片振透轴方位角、镜头线性双向衰减这四种参数偏差之间的关系。按照仪器探测精度要求,结合各参数偏差对应误差最敏感的目标光偏振态,从理论上提出了各重要参数的误差容限。该研究为整个仪器的研制、定标及后期数据处理提供了理论依据。     

象限探测器非均匀性的影响分析及软校正算法

定量分析了四象限探测器用于目标跟踪时,其光电响应不均匀性对输出特性线性度及跟踪定位准确度的影响,给出了不均匀性校正的下限.提出了一种综合补偿光分布、探测器暗电流、通道增益的多元软校正方法.该方法将非线性误差控制在5%,跟踪定位准确度2%.与补偿增益的硬件校正和不消除暗电流的软校正方法相比,非线性误差减小2%,定位准确度提高了近3%.     

改进的基于积分时间定标的红外焦平面阵列非均匀性校正算法(英文)

红外焦平面阵列各探测元响应的非均匀性降低了图像的质量和温度分辨率,定标类和场景类校正算法为解决该问题提供了可行的途径.传统的基于黑体定标的校正算法由于其简单有效而被广泛使用,但是其缺点在于依赖黑体及其相关控温装置.本文提出了一种改进的基于积分时间定标的两级校正算法.在保持入射辐射不变的情况下,首先通过改变积分时间得到系列响应数据,然后利用最小二乘法估计出两点校正所需的初始校正系数,并对不同积分时间下的响应数据进行初校正,最后估计出一点校正系数.实验结果证明该方法具有计算量小、校正准确度高的优点,可取得优良的校正效果,并易于在硬件平台中实现.     

一种积分时间自适应调整的非均匀性校正算法

提出一种实时校正方法,在非均匀性校正的过程中根据当前场景信息自适应调整积分时间.首先获取不同积分时间下的背景噪音并进行存储,根据特定的阈值控制积分时间的切换；进而将探测器输出减去相应积分时间下的背景噪音后作为神经网络的输入,从而不断地更新校正参量.这样既能有效弥补神经网络校正算法在低频噪音占优时的不足,降低由于积分时间改变引起的非均匀性,又能够补偿系统的温漂.对真实的红外图像序列实验表明,文中提出的算法在积分时间切换的同时可以得到合适的校正参量,并保证校正后的图像质量,能够实现实时校正.     

一种积分时间自适应调整的非均匀性校正算法

提出一种实时校正方法,在非均匀性校正的过程中根据当前场景信息自适应调整积分时间.首先获取不同积分时间下的背景噪音并进行存储,根据特定的阈值控制积分时间的切换;进而将探测器输出减去相应积分时间下的背景噪音后作为神经网络的输入,从而不断地更新校正参量.这样既能有效弥补神经网络校正算法在低频噪音占优时的不足,降低由于积分时间改变引起的非均匀性,又能够补偿系统的温漂.对真实的红外图像序列实验表明,文中提出的算法在积分时间切换的同时可以得到合适的校正参量,并保证校正后的图像质量,能够实现实时校正.     

时空域非线性滤波红外序列图像非均匀性校正

针对现有非均匀性校正方法中校正结果收敛速度慢、图像退化、存在"鬼影"现象等问题,提出一种空域三边滤波与时域梯度加权均值滤波相结合的红外序列图像非均匀性校正方法.该方法首先利用三边滤波将图像分解为基本分量与细节分量;然后对分离出的细节分量序列图像的时域曲线进行梯度加权均值滤波,从而分离出细节分量中非均匀性和场景细节;最后用原图减去非均匀性,得到校正结果.实验结果表明,该方法能有效地抑制"鬼影"并改善图像退化现象,校正结果无论主观视觉还是客观评价指标均明显优于时域高通与神经网络校正方法.     

基于共面条件的摄像机非线性畸变自校正

由于制造和装配误差难以完全消除,导致摄像机的光学系统存在不同程度的非线性光学畸变现象。为此,利用不同视角采集图像上同名像点共面的基本原理,推导包含非线性畸变模型的共面条件方程,并采用最小二乘解的广义逆法求解非线性畸变参数,确保摄像机的自校正精度;因无需加工和维护成本很高的精密标定板,也不用制作高精度摄像机运动平台,仅通过自由拍摄方式就能够从多视角获得含6个以上编码点的图像,即可获得摄像系统的非线性畸变参数。因此,较传统的摄像机畸变校正方法而言,自校正过程简单快捷,成本低,多个实例证明技术的正确性与实用性。     

基于图像处理的条纹相机扫描非线性修正

为了使条纹相机输出图像达到更高的测量准确度,提出一种基于图像处理的扫描非线性修正算法. 该算法根据给出的标称扫描速度拟合出扫描速度曲线,求出每道的扫描速度,取其算术平均值作为一个标准,根据每道的扫描速度与该标准的大小关系来修正像素的位置和亮度. 实验结果表明,可以将测量非线性由原来的8%减小到2%以下.     

一种改进的计算探测器校正因子的相关抽样方法

对于小尺寸探测器处于大块介质的情形, 在探测器的校正因子的Monte Carlo模拟中, 存在两个难题: 一是由于探测器尺寸很小粒子难以到达探测器并发生碰撞; 二是两个随机变量比值难以达到要求精度. 本文使用经过改进的粒子碰撞自动重要抽样方法, 再结合相关抽样方法, 解决了这两个难题, 并在MCNP-4C程序平台上加以实现. 除了粒子碰撞自动重要抽样以外, 还选用了其他3种方法: 直接模拟、区域分裂、强迫碰撞+Dxtran球分别与相关抽样方法结合, 对一个简化的探测器校正因子计算模型进行了计算. 实际计算结果表明, 相关抽样方法无论与哪种方法结合, 都起到了提高相关量计算效率的作用; 而它与粒子碰撞自动重要抽样结合, 比其他方法具有明显的优越性.