线阵CCD平场校正及FPGA实现的研究

为了消除由于照明光源的非均匀性、镜头渐晕及CCD传感器噪声对图像质量造成的不良影响,首先从理论上分析了线阵CCD固定模式噪声和像素光电响应非均匀性的数学模型和产生的原因;对像素光电响应非均匀性这一主要影响因素,根据其光电响应模型提出了CCD像素光电响应非均匀性的两点校正方法,即求解出各个像素光电响应不均匀性的校正因子和暗偏置量系数,进而用以计算各个像素的校正量,实现逐点校正;针对校正算法大数据量、实时计算的要求,设计了基于现场可编程逻辑门阵列FPGA快速实现校正算法的硬件处理结构。最后,通过仿真和实验表明,两点校正方法可以有效地减小CCD像素光电响应不均匀性的图像噪声,提高图像质量,以便做后续精确处理。     

一种改进的多点融合非均匀校正技术

针对空间宽幅相机在进行非均匀性校正过程中相机镜头与积分球输出口的相对位置发生变换后非均匀性校正精度下降的原因进行了分析,提出了一种改进的融合多点位置的非均匀校正新方法,即为了消除积分球的角均匀性和面均匀性的不足,采用获取多个位置的大量定标图像,融合求取平均值的方法得到校正系数来削弱这种影响,并进行试验验证分析。结果表明,多点融合的校正方法在积分球输出口光强不均匀、又无法固定相机与积分球相对位置的前提下,减少了积分球光强的不均匀性对系数可靠性的影响,相对辐射定标的非均匀校正精度得到大幅提高。     

霍尔推力器在轨羽流图像诊断方法

为便于霍尔推力器羽流在轨诊断测量,文章提出了一种基于光谱诊断衍生出来的图像诊断方法。首先对推力器羽流进行光学图像采集,然后提取出能够反映羽流不同谱段光强信息的红绿蓝三通道数据;同时结合相机成像原理分析,得到不同通道的像素点灰度值与羽流光谱强度的对应关系;并且基于光谱碰撞辐射模型,建立了羽流图像计算模型。研究结果表明,利用图像诊断方法计算得到的羽流区电子温度和离子密度分布规律均与探针试验结果相吻合,计算的相对不确定度分别约为20%和15%,说明了该诊断方法精度适中,具有较高的可靠性,适用于在轨诊断霍尔推力器羽流等离子体参数。     

全球首幅静止轨道地球大气高光谱图正式亮相 解读“风云四号”卫星首批图像和数据

<正>"风云四号"静止气象卫星于近日成功获取首批图像和数据,其搭载的多通道扫描辐射成像计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪、空间环境监测仪器包等载荷分别传回了圆盘图、大气光谱图、闪电分布图和磁暴监测图。这些图该怎么去看?又包含了哪些天气系统信息?这些数据信息对于天气预报和气候预测将有哪些推动作用?大气光谱图首次利用静止轨道获取高光谱大气探测数据干涉式大气垂直探测仪是国际上第一台在静止轨道上以红外高光谱干涉分光方式探测大气垂直结构的精密遥感仪器。通过该探测仪,成功获取     

基于光电响应模型的CCD像素响应不均匀性校正方法

从理论上分析了CCD暗电流和光电响应不均匀性产生的原因 ,根据光电响应模型提出了CCD像素光电响应不均匀性的校正方法 ,推导出了像素光电响应不均匀性的校正系数的计算方法 ,并给出了校正性能评价方法。针对实际校正中干扰光的影响 ,提出了采用变波长去除干扰方法 ,用以对校正方法进一步修正和加强校正的稳定性。研究表明 ,能量和噪声的变化对提出的校正方法影响小 ,校正过程不受信号分布形式的影响 ,校正量对信号能量变化具有自适应性特性。仿真和实验结果验证了校正方法和校正系数算法的正确性和可行性。     

高光谱遥感成像技术的发展与展望

地表形态和目标特性是空间对地遥感的两个重要问题.经过近40年的发展,高光谱遥感技术已取得了巨大的进展,从数据获取、处理到应用都积累了大量成果.作为涉及多学科交叉的年轻学科,高光谱遥感技术的发展经历了一个以需求为导向,在发展中又不断探索完善需求的历程.高光谱成像仪作为获取目标图谱数据的重要仪器,其发展对于整个高光谱遥感的发展至关重要.本文分析了国内外不同类型高光谱成像仪的成像体制及应用案例,得出了近40年来高光谱成像仪发展历程所展现出的技术特点,结合当前发展现状,对未来高光谱成像仪的发展趋势,尤其是核心指标的提升和技术体制拓展进行了综合展望,以期为该领域的后续研究提供一些思路,同时为相关领域的科技规划提供参考.      

我国首台地球静止轨道闪电成像仪成功在轨运行

1 "抓闪电"的那些超能力 自2016年12月风云-4发射以来,闪电成像仪在轨工作正常,北京空间机电研究所配合国家气象局完成了多批闪电探测影像的在轨处理工作.风云-4闪电成像仪是全球同步研制的3台地球静止轨道闪电成像仪之一,也是首台对外公布观测数据的探测仪.     

嫦娥一号CCD立体相机数据光度校正

为更加精确拟合相函数系数, 得到较为准确的光度校正结果, 针对嫦娥一号CCD立体相机数据的特点, 对改进的Lommel-Seeliger模型中的Lommel-Seeliger因子进行修订, 使去除太阳入射角和传感器观测角影响的遥感图像数据能够更好地契合相位角的变化; 利用加入修订后Lommel-Seeliger因子的模型对嫦娥一号CCD立体相机数据进行逐像素光度校正; 选取同一轨道不同纬度和同一区域不同视角两组数据来验证算法的有效性和适用性. 实验结果表明, 该方法能够有效校正由于几何观测条件变化而引起的目标光谱特性的不一致性, 对于较亮和较暗区域的光度校正效果更为有效.      

地基Headwall高谱影像大气校正方法

遥感影像大气校正是定量遥感研究的前提与难点之一.大气校正有多种方法和模型.本文研究了目前常用的大气校正方法,包括FLAASH模型、6S模型、ELC方法和QUAC方法,并应用这几种方法对Headwall野外高光谱成像仪获取的高光谱影像进行大气校正.通过对4种典型地物的表观反射率、校正后反射率以及实测反射率进行对比分析,发现4种模型均能有效去除大气的影响,能够较好地恢复地物光谱的典型特征.相对于其他3种大气校正方法,经验线性法对地基Headwall高光谱影像校正效果最好.      

基于光谱知识的高光谱图像自动识别方法

针对传统高光谱图像矿物识别方法未能充分利用矿物光谱诊断吸收特征与矿物光谱知识、识别过程人为干预多等问题,提出了一种基于光谱知识的高光谱图像自动识别方法.该方法引入了基于光谱吸收特征与波形特征的光谱知识作为自动识别的标准,利用连续统去除操作增强光谱吸收特征,采取基于光谱主次吸收特征的识别决策策略,建立多级约束准则以提高识别精度及避免误识别,通过利用模拟数据进行算法精度评价并应用航空高光谱成像仪AVIRIS(Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer)数据进行应用分析与验证.结果表明:当图像信噪比大于200时,识别准确率可以达到80.3%,能够得到良好的识别结果以及较高的精度,并实现了基于高光谱图像的矿物自动识别.     

基于图像模拟的HJ星CCD相机交叉定标

针对同一HJ-1星的两台CCD相机,提出基于图像模拟的交叉辐射定标方法:通过建立两台CCD相机图像DC值的数学关系,以获取地面目标图像的已定标的CCD为标准对未同时获取图像的待定标的CCD进行交叉定标,得到了2008年10月A2CCD和B2CCD的定标系数.利用贡格尔场野外实验数据和敦煌场的MODIS数据对定标系数进行真实性检验,并对该方法的主要误差来源进行了分析.结果表明,交叉定标具有较高的精度和可信度,可以在保证定标精度的同时,提高定标的频次.     

彩色三维激光快速成型技术的研究

目前逆向工程采用线结构激光和一个彩色面阵CCD摄像机构成三维彩色扫描系统,彩色CCD摄像机分两次对被测物体成像,首先摄取物体的彩色图片,然后加用滤光片再摄取激光光平面上的三维信息.最后将两次获取的信息重叠,便可得到三维彩色信息.提出了激光光平面方程式三维测量方法,建立了相应的数学模型.研制成一套适用于彩色逆向工程流程,并进行了实验研究,给出了实验结果.     

立靶测试系统立靶密集度测量不确定度评定

基于CCD的数字立靶测试系统是一种非接触立靶测试方法，提出了采用视觉标定分析坐标结果的方法，介绍了同步雷达触发、CCD成像，通过图像分析得出立靶测试结果的测试系统。为了完善基于CCD的数字立靶测试系统的测量结果，建立测量模型，根据视觉标定法、系统结构等分析评定各因素带入的不确定度分量。     

近红外光谱测定喷气燃料馏程的应用研究

以50个喷气燃料样品的近红外光谱数据和它们对应的化学测定数据为基础,对喷气燃料的馏程（初馏点,10%,20%,50%,90%）建立了校正模型。在所有的校正模型中,原始谱图经过二阶微分和偏最小二乘法（PLS）和完全交互验证法处理,校正模型的决定系数（R2）分别为0.808 7,0.796 5,0.693 6,0.649 9,0.740 4,校正集样本的标准偏差（SEC）分别为1.571,0.485,0.736,0.387,0.575。试验结果表明：该方法具有分析速度快、操作简单等特点。     

一种三维激光扫描系统的设计及参数标定

基于三维激光扫描系统的移动机器人动态环境地图构建技术是机器人智能感知技术的重要组成部分,而三维激光扫描系统的设计及标定技术对于地图构建的精度有决定性的影响。针对应用于小型移动机器人的三维激光扫描系统低成本、小型化的需求,设计了一套由高精度旋转云台和小型二维激光测距传感器组成的三维激光扫描系统,并提出了一种新的系统参数标定方法以提高三维扫描测量的准确度。该方法使用镂空圆孔标定板作为标定对象以完成对三维扫描特征自动准确获取,并根据非线性最小二乘法对三维激光扫描系统的参数进行优化计算。实验结果表明,所设计的三维激光扫描系统能够准确地测量周围环境的三维信息,实现了以低成本获得高质量环境建模的三维扫描数据技术。      

全天空流星雷达相位差监测分析方法研究

介绍了一种直接利用流星观测数据, 根据流星的时空分布特性和天线的空间布阵关系建立数学模型, 对全天空流星雷达各天线通道的相位差进行监测分析和估算的新方法. 通过分析全天空流星雷达的流星观测数据, 获得了流星时空分布特性, 天线阵相位差变化对流星空间分布的影响, 特别是流星高度分布的标准差特性与各天线相位差的关系. 在此基础上, 模拟研究了利用流星高度分布的标准差来估算天线相位差的偏差, 并应用于中国三亚地区全天空流星雷达进行相位差监测分析和校正. 结果表明, 新方法无需任何附加硬件, 通过日常观测数据就能对某一通道的相位差变化或多个通道的相位差变化进行估算和分析,相位差监测精度优于2°. 对这些相位差变化进行校正, 可有效提高全天空流星雷达对流星的定位测量精度.      

CCD 遥感图像几何校正的实时处理算法初探

为向星上处理迈进,实时完成ＣＣＤ遥感图像１Ｂ级几何校正,迫切需要建立一个准确而又能快速进行运算的反映校正前后几何位置对应关系的函数表达式和重采样算法。通过论证把校正前后一维位置对应关系高度精确地表示为一元三次多项式关系,从而改用递推极大地简化计算;在此基础上提出了一维灰度重采样新算法——加权平均法及其快速算法。当整幅图每行均按此处理之后,再根据获得的ＧＰＳ定轨定姿数据加注出图像的地理经纬网,从而得到完整的１Ｂ级几何校正产品。初步微机仿真实验表明,只需适当引入多处理器,本算法达到实时完全可行。     

旋转变压器输出信号自动标定

旋转变压器输出以角位置正余弦为包络的调幅信号,一般通过检波与解调获取角位置及角速度信息.检波后信号往往存在直流偏置、幅值不等和相位偏移,对其进行标定是实现高精度解调的前提.针对检波后信号的标定问题,提出了一种离线自动标定方法.设计状态观测器,对检波后两路信号的幅值及直流偏置进行估计;构造二元二次目标函数,利用梯度估计法,获取相位偏移.理论分析表明,与仅采用梯度估计法相比,此方法避免了目标函数多解问题.实验结果表明,此方法参数选择容易,具有较高的精度,是完全可行的.      

转台中心轴线标定误差分析与修正

提出一种标定球和几何变换相结合的方法修正三维激光数字化系统中转台中心轴线的标定误差.该方法首先用8个不同旋转位置的标定球球心计算转台中心轴线,然后利用几何变换将不同位置的球心绕转台中心轴线旋转到零度位置,并计算与初始位置球心的偏差,依据不同位置球心旋转复位的偏差采用几何逆变换推导出转轴偏心的修正公式.在自行设计的三维激光线扫描测量平台上数据旋转拼合精度提高到0.07?mm,实现了多视旋转测量的数据点云在线自动拼合.与以前的方法相比,设计的转轴标定误差修正方法简单、高效,在其它安装转台的测量系统中同样适用.     

基于有限元方法的场磨式电场传感器标定装置优化设计

场磨式电场传感器常被用来测量特高压直流(HVDC)输电线路下地面合成电场强度.传统对其标定的方法存在标定装置体积较大、户外标定移动不方便的缺点.针对此问题研究了一种应用于特高压直流输电线路下地面合成电场测量的电场传感器便携式缩尺标定装置.基于有限元方法建立了传感器的三维电场模型,基于该模型对便携式标定装置的尺寸、结构等关键参数做出了模拟分析,在此基础上进行了便携式标定装置的结构参数的优化设计.将便携式缩尺标定装置与标准的标定装置进行了实验比较.仿真及实验结果表明该标定装置能够方便、准确地对场磨式电场传感器进行标定.