基于90°旋转定标和场景校正相结合的非均匀性校正技术

非均匀性是影响红外遥感系统探测灵敏度的重要因素之一。随着红外遥感系统探测性能的提升,探测幅宽越大、辐射分辨率越高,对非均匀性要求也越高,而传统的非均匀性校正技术残差较大,难以满足要求,非均匀性已经成为限制红外系统在各领域深入应用的严重问题。针对高灵敏度长线阵推扫型海洋红外遥感系统,提出一种采用90°旋转定标(side-slither)和基于场景相结合的自适应校正技术。首先根据海洋背景红外辐射特性模型和系统响应特性,完成红外图像的仿真;通过side-slither定标技术,实现对图像的预校正以及盲元替换;根据side-slither原理,分析链路中影响校正残差的各因素,主要包括平台偏航和场景的高频动态变化,导致所有像元不能对同一辐射强度的场景成像,增大校正后图像的非均匀性残差。为进一步抑制非均匀性残差,对图像进行基于场景的自适应校正,仿真结果表明,经side-slither定标和恒定统计场景校正后,图像非均匀性残差能接近或小于时间噪声水平,满足高灵敏度探测需求,能够为后续红外弱目标的检出提供高品质图像。     

红外焦平面阵列非均匀校正算法的研究

为解决固定图案噪声污染的红外焦平面图像序列的非均匀校正问题 ,文中采用时域高通滤波算法完成固定图案噪声污染图像的预处理 ,给出固定图案噪声初值 ,并结合传统的红外焦平面迭代非均匀校正算法 ,有效地解决了较高强度固定图案噪声污染图像的非均匀校正问题。与采用黑体基准获取固定图案噪声初值的方法相比 ,该算法降低了成像系统的机械复杂性 ,提高了算法的应用范围。文中最后用红外图像序列进行了验证     

一种基于连续跟踪的前视红外基准图制备方法研究

针对飞行器前视红外连续跟踪导航任务,对一种实用的匹配区选取与基准图生成方法进行了研究。分析了连续跟踪导航基本原理,以图像方差、连续特征检测和Frieden灰度熵为分析指标,设计了一种粗选与精选结合的匹配区选取方法。以线特征作为连续跟踪匹配区选取参数之一,利用实时图大小方格逐行扫描的方式,以图像方差为指标进行粗选,选取合适的区域进行直线特征检测;用Hough变换直线检测进行二次精选,用Frieden灰度熵进行稳定性分析,以确定可用于连续跟踪匹配区,得到跟踪导引线,并给出其定义及其参数组成。对某航拍图用所提方法获得了具备连续特征的前视红外连续跟踪导航基准图,验证了该方法在连续跟踪匹配区选取中的有效性、实用性和适应性。     

一种基于“熵图”的红外海天目标潜在区域选取方法研究

为后续能更快地识别目标,对一种基于"熵图"的红外海天目标潜在区域选取方法进行了研究。分析了红外海天背景图像灰度值分布特点,引入熵图概念。进一步分析了红外海天背景图像的熵图特点,提出了一种能适当选取海天背景中目标潜在区域的方法。先用半径为R像素的圆形窗口在原始图像上滑动,将窗口中心点的灰度值用该窗口的局部方差加权信息熵替代求取熵图,初步确定海天线区域;对所得熵图再求取一次熵图,以消除天空云层边缘、海平面波浪、海天线部分的干扰;将两次求得的熵图的对应元素相乘得到新熵图,增大目标潜在区域的灰度值,减小其他干扰部分的灰度;寻找亮度最大点为中心的圆形区域就是目标潜在区域。实验表明:用该方法选取目标潜在区域有较强的适应性,选取的目标区域范围较小,可显著减小后续目标识别中的计算量。     

傅里叶变换成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正

根据一般成像系统CCD像元响应非均匀性校正的原理与算法,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD像元响应非均匀性进行校正的方法,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题,它对今后该方面的科研和技术工作具有积极的指导意义。     

基于NMF、ICA和复Contourlet变换的红外小目标检测

针对存在背景干扰和噪声情况下的红外弱小目标检测问题,提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)、独立分量分析(ICA)和复Contourlet变换的检测方法。首先通过非负矩阵分解和独立分量分析分别抑制原始图像的背景,得到不同的小目标残差图像;接着采用复Contourlet变换对残差图像进行去噪;再对上述去噪后的小目标残差图像求和,得到了预处理图像;最后提出基于模糊灰度熵阈值选取方法分割预处理图像,从而实现了复杂背景下的红外弱小目标检测。针对红外小目标图像进行了大量实验,并与基于新型Top-hat变换、基于快速独立分量分析的目标检测方法进行了比较,结果表明所提出的方法抗噪性强,具有更为优越的检测性能。     

洛克韦尔公司赢得导引头合同

美国军方已与洛克韦尔公司签署了一项36万美元的合同,以研制一种以焦平面阵列传感器为基础的长波红外成像系统.该系统包括电子设备和接口.它能以黑白或彩色视频形式提供优质红外成像和用于计算机处理的数字数据.在与传感器子系统连接时,该系统将从128×128的焦平面阵列中提取图像并校正图像的非均匀性.     

基于Kalman滤波的卫星光谱成像仪非均匀性场景校正

为消除在轨卫星光谱成像仪的非均匀性,提出了一种基于Kalman滤波器校正算法.给出了校正算法,建立了均方根误差和列向粗糙度等评价指标.对美国TERRA卫星MODIS仪器图像的校正试验结果表明:用Kalman滤波器校正方法去除遥感图像中非均匀性条带的效果明显,校正后图像的品质显著提高.     

基于邻域灰度熵和分类的红外弱小目标检测

根据红外图像弱小目标和背景特征,提出了基于邻域灰度熵和分类的红外弱小目标检测方法。先对红外小目标图像进行复Contourlet去噪,并设计一滑动窗口扫描整幅图像,将滑动窗口内的像素分为目标和背景两类,利用两类的灰度均值差及窗口中心像素的邻域灰度熵进行背景抑制,再用指数交叉熵阈值法分割出小目标。实验证明该方法简单有效,易于硬件实现。     

基于实验室定标和均匀景统计的相对辐射定标方法

提出了一种基于实验室定标和均匀景统计的定标方法,并应用于CBERS-02卫星遥感图像相对辐射校正。首先分析宽视场成像仪(Wide Field Imager,WFI)实验室基础定标系数;然后结合均匀景的定标方法,生成一组新的相对辐射定标系数;最后评价WFI图像相对辐射校正的效果。结果表明:文章提出的定标方法有效,可以较好地解决宽幅遥感图像辐射校正问题,同时为遥感卫星相对辐射校正提供了一种新的途径。     

太阳模拟器复杂构型卫星稳态 温度场的数值模拟

文章基于蒙特卡罗-区域分解法,建立太阳模拟器内复杂几何构型卫星稳态温度场数学模型;利用数值模拟求解卫星表面太阳辐照面积、红外和太阳辐射传递系数,得到不同辐照条件下卫星的温度分布;分析太阳辐照的非均匀性和不稳定性对温度分布的影响。计算结果表明:蒙特卡罗-区域分解法对于太阳模拟器模拟空间外热流的仿真研究是一种非常有效的方法;太阳辐照非均匀性对温度分布的影响大于不稳定性所产生的影响。     

基于CRLB理论的光学基准图与SAR图像匹配精度研究

针对光学基准图与SAR图像的配准问题,给出了基于边缘图粗匹配和角点精匹配的高精度匹配方法;在此基础上,基于CRLB理论推导得到光学基准图用于SAR图像匹配的性能边界值。数据仿真验证了匹配方法的有效性,分析了CRLB受噪声的影响,表明匹配方法在噪声较小时基本接近CRLB。
     

分析与定量测定红外背景干扰的一种方法

为探索红外干扰的定量测定方法以及确定参数对红外背景干扰值大小的影响,分析了大量红外背景图像数据,并以象元电平为单位,对红外背景图像内的干扰噪声进行了计算。经过空间滤波处理和非滤波两种情况计算了图像的光谱密度,获得了关于红外背景图像的空间频率构成的信息,把计算出来的干扰值输入数据库取出多组数据绘图,确定了参数量对干扰电平的影响。     

基于FPGA的红外图像运动补偿滤波算法实现

针对运动场景和噪声混叠的红外图像,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的红外图像运动补偿滤波算法。首先,算法设计采用运动补偿滤波算法,通过帧间相关性和阈值判断等方法,有效实现图像区域检测分类;其次,对分类后的区域选定不同参数的滤波处理,有效抑制噪声,改善图像显示质量;最后,硬件使用流水线结合并行处理的解决方案,能够有效提高图像处理的速度。实验结果表明:基于FPGA的红外图像运动补偿滤波算法设计资源消耗低,将运行优化算法耗时降低到了1 ms内,为红外图像实时处理应用提供了基础。     

常用大气校正模型对图像清晰度提升的对比分析

大气散射、吸收及临近效应等降低了大气调制传递函数而影响遥感图像清晰度,去除大气影响对提高图像清晰度具有重要意义。文章采用典型遥感卫星Landsat-8多光谱数据进行大气校正对图像清晰度提升的研究,基于6S模型、FLAASH模型和黑暗像元法(DOS)模型进行大气校正,得到各谱段地物反射率图像。采用常用的基于图像特征参数(灰度梯度、边缘、熵及频谱)和多光谱图像色彩保真度的清晰度评价方法对校正前后图像清晰度进行评价。结果表明:采用FLAASH、6S和DOS三种模型,大气校正后的清晰度特征参数(以熵为例)较原图平均提升程度分别为27%、10%、1.3%。而色彩保真度方面,各谱段反射率与实际反射率差(以草地为例)的平均值分别为0.018、0.028、0.038。因此,基于辐射传输模型的方法具有更高的大气校正精度,其中FLAASH模型对图像清晰度的提升最明显。     

一种基于非采样Contourlet变换的图像融合算法

非采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet transform,NSCT)是 一种新的多尺度变换,它同时具有方向性、各向异性和平移不变性,能有效的表示图像的边 沿与轮廓。提出了一种基于非采样Contourlet变换的图像融合方法。首先用NSCT对已配准的 源图像进行分解,得到低频子带系数和各带通子带系数;其次对低频子带系数利用均匀度进 行系数选择,针对各带通子带系数提出了基于区域特征的系数选择方案,得到融合图像的NS CT系数;最后经过NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明该算法可获得较理想的融合图
像,取得了优于小波变换和Contourlet变换的融合效果。
     

空间CCD相机辐射校正算法分析

空间 CCD 相机对均匀景物响应的不一致在图像中表现为条带现象,相对辐射校正可以减弱或消除条带效应。相对辐射校正可以使用不同的算法,但效果不同。文章选取了某空间 CCD 相机的实验室辐射定标数据,采用基准的归一化系数法和最小二乘法,分别计算该相机的3组相对辐射校正系数,并对实验室原始辐射定标数据进行相对辐射校正,验证3种算法的校正效果。通过相对辐射校正后的图像和3种算法的辐射校正残余误差分析,认为以所有辐亮度DN（digital number）均值为基准的归一化系数法的校正效果在多数辐亮度级下好于最小二乘法。最后分析了相机像元响应线性度和算法辐射校正残余误差的关系。     

行扫描光学遥感器扫描参数对遥感图像定位结果影响模型

定量分析了定位模型中输入参数误差与定位误差关系,提出了一种结果的校正方法。根据图像定位结果实际的偏离规律选择定位模型中能校正该偏离的参数,修改该参数达到校正定位结果以实现精准定位。建立了极轨气象卫星行扫描光学遥感仪器的像元定位数学模型,分析了遥感器扫描参数偏差对定位结果的影响,给出了定量的定位偏差计算公式,为遥感器定位结果的校正提供了理论模型,可为遥感器设计的误差控制提供参考。     

基于SAR影像平地与水域ROI的由粗到精匹配方法

INS/SAR组合导航系统主要是基于图像相似性相关原理,即将SAR实时获取的图像与预存在匹配处理机中的基准图进行配准比较,得到载体相对于目标或预定区域的位置偏差,从而修正INS的累积误差,保证载体的导航精度.但由于基准图与实时图获取的条件不同,两者存在较大差异,会损害匹配概率和匹配精度,进而影响载体的定位精度.基于此提出了基于SAR影像平地与水域特征区域(ROI:Region of Interest)的由粗到精的匹配方法:即利用实时图全部小波第二层低频信息在基准图小波第二层特征影像上进行全局搜索,荻取实时图中心点的粗匹配坐标,根据粗匹配坐标找到对应的基准图上的区域及所包含的平地与水域ROI,再找到ROI在实时图上对应的大致区域,利用互相关算法对ROI进行匹配,得到最终匹配坐标.并对该方法进行了仿真计算,结果表明该方法在星载SAR/机载SAR匹配中取得很好的效果,满足高匹配精度的同时,增强了不同源SAR匹配的适应性.     

一种基于模糊遗传算法的图像分块恢复方法

针对遗传算法进行图像恢复时运算复杂度高的问题,提出一种基于模糊遗传算法的图像分块恢复方法。将大尺寸的灰度退化图像均匀划分为若干子图块,对各子图块依次采用遗传算法进行恢复,并将其直方图统计数据输入模糊逻辑控制器自适应地调整适应度函数的参数、适应度拉伸时的退火初始温度、交叉概率和变异概率,最后将恢复后的子图块重组为整幅图像并对因分块所造成的边界噪声进行相应处理。仿真结果表明,该方法可有效降低遗传算法进行图像恢复的复杂度,恢复图像的质量也较维纳滤波法和传统遗传算法有明显提高。