基于Bayes假设检验的SAR图像分辨率计算方法

分辨率是衡量SAR成像质量的重要评价指标。目前所采用的3dB主瓣宽度方法来源于光学成像中的瑞利准则,受人类视觉感知能力限制,且没有考虑噪声影响。根据SAR图像表达式与观测信号乘法模型,在存在目标位置先验信息情况下,基于Bayes假设检验理论建立点目标分辨判别准则,得到统计意义上的分辨率计算方法,得到的结论与现有的关于分辨率计算的定性理解相一致,克服了瑞利准则的缺陷。     

面向电磁特性测量的毫米波级联雷达系统设计

单芯片毫米波雷达面临着测量维度单一、分辨率低的问题,级联雷达芯片可以获取目标的多维信息,但是给信号采集、存储和处理带来了很大压力。本文设计了高速信号处理板与级联雷达芯片构成一套完整的毫米波多发多收(MIMO)成像系统。该系统为稀疏阵面,采用时分多址(TDMA)模式,使得系统兼具2个维度的高分辨率以及空间分辨能力,并且系统内部采用高速串行计算机扩展总线标准(PCI-Express),外部采用Thunderbolt3接口,均具备很高的通道传输速率,支持对目标区域进行实时成像。使用该系统可以从高分辨成像结果中提取有效的电磁特征,以更好地使用毫米波区分不同电磁特性的目标。最后,采用此系统开展点目标和复杂目标的成像试验,成像结果充分验证了该毫米波雷达可以有效测量不同类型目标的电磁特征,对不同电磁特性的目标具备一定的分辨能力及快速成像能力。     

强度关联遥感成像技术

过去十多年中,利用光场的量子（或经典）涨落及其关联获取目标图像信息的量子（强度）关联成像技术和基于自适应稀疏结构表象的信号处理技术的不断发展,为图像信息的获取提供了一条可突破传统光学成像技术图像分辨率和图像获取效率理论极限的全新技术途径。文章将概括地介绍这一研究方向,并简要讨论其在遥感领域中的应用前景和需要进一步研究的...     

浅析互有位移图像序列的超分辨率复原

超分辨率图像复原的目的在于复原截止频率之外的信息,以使图像获得更多的细节和信息。基于互有位移序列图像进行的超分辨率复原,除了利用物体的先验信息和单幅图像的信息之外,还充分利用了不同图像之间的补充信息,因此其超分辨率复原能力高于利用单帧图像的复原法。这项技术可以广泛应用于遥感、高清晰电视和医学成像等多个领域。通过对超分辨率复原技术理论基础的阐述,指出基于序列图像的高分辨率成像技术的合理性,并介绍对互有位移图像序列的获取方法:亚像元动态成像系统、光学系统和利用压电陶瓷的方法。     

光学遥感压缩成像技术

基于Shannon采样定理的传统信息获取系统在高空间、时间和谱分辨率及系统其它性能上存在难以突破的瓶颈,压缩采样理论为提升航天遥感信息获取能力提供了新的思路。基于压缩采样理论的成像技术（压缩成像）将采样、压缩和数据处理3个过程完美的结合在一起,避免了传统遥感成像系统“先采样再压缩”方式带来的传感器和计算资源浪费,是未来光学遥感极具潜力的成像方式。文章在简要介绍压缩采样基本理论的基础上,总结和分析了国际上目前提出的光学压缩成像系统原型,设计开展了3组压缩成像物理实验,特别结合航天遥感需求设计了推扫式压缩成像方案,实验结果验证了压缩采样的基本原理,并为未来光学遥感压缩成像系统的设计提供了借鉴。     

星载反射式成像系统计算光学设计方法综述

星载反射式遥感成像系统的结构集成度高、光学面型复杂,面临光学初始结构难以求解和像质优化难以收敛的设计难题。综述着重探讨星载反射式成像系统中的计算光学设计方法。星载反射式成像系统计算光学设计,包括复杂曲面反射镜、曲面反射型光栅等硬件设计,以及计算成像图像解码等算法设计。面对星载遥感成像的不同应用,文章从深度学习光学结构设计、合成孔径计算成像、景深延拓计算成像、主动光学计算像差补偿和曲面光栅计算光谱成像等几个方面进行系统性地分类讨论。本综述结论为：基于计算光学的设计方法,无论在光学结构与面型求解方面,还是图像信号非线性逆问题求解方面,都具有强大的设计能力。在发展趋势上,计算光学在航天光学系统的设计潜力刚刚被挖掘。在“人工智能时代”的软、硬件算力支持下,计算光学方法将大大提升星载反射式成像系统设计的便捷性。     

CCD亚像元成像质量的调制传递函数分析

从调制传递函数MTF的定义出发,对CCD离散抽样过程的MTF进行分析,指出CCD器件的MTF不仅与输入信号的频率有关,而且与相位有关,得出了CCD器件的平均调制传递函数的计算公式。通过计算对CCD的一般成像、亚像元成像和互有四分之一像元位移的成像系统的调制传递函数进行分析比较,结果表明,理论上亚像元成像获得图像的分辨率能达到一般成像的两倍,互有四分之一像元位移的成像系统获得的图像分辨率能达到一般成像的3.74倍。在空间频率低于CCD的Nyquist频率时,多CCD的成像质量也明显好于一般成像质量。     

抗大气湍流近红外计算鬼成像

为解决大气湍流造成成像质量严重下降的问题,提出一种抗大气湍流近红外计算鬼成像方法。计算鬼成像利用调制光场和物光总光强进行强度关联来获取图像信息,调制光场是决定成像质量的一个关键。利用湍流随时间和空间变化,将其作为计算鬼成像中的随机调制光场,通过功率谱反演法模拟强、中、弱三种大气湍流引起的相位扰动影响,并加载到光传播链路中完成抗大气湍流近红外鬼成像仿真分析。利用近红外相机作为探测器搭建计算鬼成像实验系统,并进行外场实验对提出的方法进行实验验证。仿真和实验结果表明,仿真三种不同强度湍流情况和外场条件下均能重构出目标物体的像,仿真图像信噪比分别为19.4 dB、24.2 dB和64.58 dB,表明了计算关联成像在近红外波段抗大气湍流的有效性。该方法结构简单,易于实现,可为近红外抗大气湍流探测提供一种技术途径。     

单目弹载图像恢复跟踪目标3D信息的方法研究

提出并实现一种单目弹载图像恢复跟踪目标3D信息的方法,该方法结合导弹的运动航迹和高度信息构建出多目立体视觉三维重建模型来恢复跟踪目标的3D信息,增强了导弹的跟踪和识别能力,提高了精确打击效果。首先,单目成像器获取不同时间和高度的跟踪目标图像,构建多目立体视觉模型;再检测所获目标图像的特征点,对不同图像进行特征点匹配;然后根据匹配的特征点集合估算基础矩阵;接着结合导弹的飞行参数计算成像器的本质矩阵和外参数矩阵;最后,根据多目立体视觉模型恢复跟踪目标的3D信息。实验结果表明,该方法能够准确恢复目标3D信息,提高导弹的精确打击能力。     

随机编码感知的高分辨遥感光谱计算成像

传统遥感光谱成像系统的空间分辨率和光谱分辨率是衡量成像品质的重要指标,而它们受制于探测传感器的点阵密度,提高遥感光谱成像传感器的性能代价非常巨大。另一方面,在入射光能量一定的条件下,由于高分辨光谱的窄波段成像与低窄带辐射能量接收之间的矛盾,传统遥感光谱成像方法的空间分辨率和光谱分辨率往往难以兼得。如何利用普通探测器获得...     

航天光学遥感在自然灾害管理中应用能力评述

以建（构）筑物、生命线、农作物、基础设施等受损情况为切入点,介绍了航天光学遥感在灾害特征参数反演、灾害风险评估、灾害监测、灾害损失评估、恢复重建等领域的应用现状和应用能力,指出航天光学遥感与灾害管理之间存在灾区遥感数据实时获取能力不足和相应遥感灾害信息智能提取算法体系不完善等问题,并从航天器设计角度提出了解决对策,如平衡发展多种空间分辨率和多种光谱分辨率光学遥感器,协同发展机动和常规两种成像模式,积极发展星上智能信息提取技术。     

单视角立体成像技术研究

立体成像是获取目标三维轮廓信息的有效方法。目前,在航天航空领域立体成像方法主要包括：基于立体视觉原理的三线阵成像方法和主动式激光测距立体成像方法。这两种成像方式由于对平台要求较高或者无法得到目标的灰度图像而存在相应的缺陷。文章研究了一种新的单视角立体成像技术。通过对该技术的研究认为,单视角立体成像技术能够实现单台相机单...     

基于压缩感知理论的合成孔径激光雷达成像算法

合成孔径激光雷达是一种主动式有源激光成像雷达,它具有远高于微波合成孔径雷达的成像分辨率,能够实现对远距离目标的精细成像。由于激光信号的带宽极大,普通的硬件设备难以满足奈奎斯特采样定理的要求。提出一种基于压缩感知理论的合成孔径激光雷达成像算法,该方法利用光外差方法探测回波信号,在此基础上通过对外差信号进行随机采样提取信号中的有效信息,使用正交匹配追踪算法实现对目标高分辨距离像图像的重构,最后结合频率变标算法得到目标的高分辨二维图像。仿真结果表明运用新算法对合成孔径激光雷达的回波信号进行采样,能使用远低于奈奎斯特定理所规定的采样率完成信号采样,并有效压低信号旁瓣,实现对目标的超高分辨成像。
     

基于星载平台的SAR实时成像处理实现方法

针对高分辨率星载SAR星上实时成像处理的工程化技术问题,提出了一种优化的实现方法。通过对成像算法流程的优化设计和计算公式的重新推导,实现了高效率的相位补偿因子计算。在此基础上,提出了一种分析和优化计算精度的方法,在保证效率的前提下提高了相位计算精度。在某型实时信号处理样机上,基于改进CS算法,实现了5米分辨率的星载SAR实时成像处理,对16384×16384原始数据的处理时间优于28秒,图像质量满足技术指标要求。     

环境减灾-1A、1B卫星宽覆盖多光谱CCD相机技术

环境减灾-1A、1B卫星装载的宽覆盖多光谱CCD相机实现了地面像元分辨率优于30m、对地幅宽大于700km、4个谱段推扫成像.CCD相机自2008年9月8日首次开机成像后,不断获取地面可见光信息,图像清晰、层次分明,图像数据广泛应用于灾害监测与评估、灾后恢复重建等方面.文章就HJ-1A、1B卫星CCD相机的设计原理、技术难点、进步点及创新点等进行了总结.     

冲击测试动响应高速视觉测量方法

获取测试目标的动态响应参数是航天器产品冲击测试中的关键内容,传统接触式传感器方法存在安装困难、监测维度单一、难以适应复杂测试环境等缺点。提出了一种用于获取冲击测试动响应的高速视觉测量方法,利用双目视觉原理获取测试对象的三维运动轨迹,并在此基础上解析测试过程中的冲击响应参数。该方法在空气炮冲击测试试验中获取的冲击响应谱曲线与加速度计的测量结果一致,识别结果相对偏差优于10%,表明高速视觉测量方法在航天器冲击测试中具有良好的应用潜力。     

主动Lamb波损伤成像监测中的波包重建方法

主动Lamb波损伤成像监测技术是结构健康监测研究的热点之一.受到Lamb波频散及多模特性的限制,窄带信号成为主动Lamb波健康监测技术中最常用的激励信号.而窄带激励下的结构响应信号容易发生波包混叠现象,影响监测信号质量;且较宽的波包脉宽降低了损伤成像的分辨率.针对这些问题,在分析Lamb波传播基本原理基础上,研究提出波包重建方法,首先提取响应信号的传递函数,再采用窄脉宽波包重建响应信号,以提高监测信号质量以及损伤成像的分辨率和精度.在环氧玻璃纤维板上的实验结果表明,该方法可有效消除监测信号中的波包混叠现象,提高主动Lamb波损伤成像的准确性.     

机器视觉在军事领域的应用现状及发展趋势

机器视觉技术凭借其非接触测量、实时性好、可持续工作等优点，在军事领域中有着广阔的应用前景。在对机器视觉光学照明系统、成像系统、视觉信息处理系统等关键技术进行概述的基础上，详细分析了机器视觉技术在军事领域进行典型目标物识别、人员识别、装备缺陷检测等典型场景以及典型军事装备上的应用现状。在此基础上，指出了机器视觉在军事领域的应用，仍然存在视觉传感器硬件系统难以适应极端环境、复杂的军事目标适应性不足、目标识别的实时性难以保证、多传感器融合获取军事目标信息能力缺乏等问题。同时，对机器视觉技术在军事领域应用的未来发展趋势进行了展望，研究分析结果可为机器视觉在军事领域的进一步实用化提供参考。     

国外对地观测微纳卫星发展趋势分析

针对微纳卫星对地观测系统发展水平较高的美国、英国、日本、阿根廷、芬兰等国的典型微纳卫星对地观测系统,从系统的发展目标、系统构成、发展历程、目前状况,以及系统(卫星)的主要性能和技术状态等方面进行了较为全面的论述。从中可看出,微纳卫星可获取亚米级分辨率的光学和合成孔径雷达图像,使微纳卫星的技术水平大幅提高;对地观测系统微纳卫星的数量从数颗、几十颗到数百颗,组网卫星的数量多,能够高频次地获取所观测目标的信息。经比较、分析与归纳,微纳卫星对地观测系统呈现出中分辨率与高分辨率协调发展,主动观测方式与被动观测方式全面发展,军民融合式发展,以及微纳卫星对地观测系统之间的竞争更加激烈等发展趋势。     

无人机载MiniSAR实时成像处理GPU异步优化

合成孔径雷达(SAR)以其全天候、全天时的工作特性及其分辨率不随平台高度变化的成像特性，已成为航天遥感、目标检测领域重要的传感器之一。SAR算法复杂度往往与成像分辨率呈正相关，其中计算量问题成为雷达成像实时性的一大挑战。无人机载MiniSAR具有小型化、低功耗、灵活性强和隐蔽性强等优点，其小型化使设备计算能力受限，加剧了复杂度与分辨率之间的矛盾。图形处理单元(GPU)和多线程技术发展迅速，为无人机载MiniSAR实时成像提供了平台。本文根据实时处理机数据流和GPU异构系统的特点，提出了一种GPU异步优化方案，该方案可明显提高中央处理单元(CPU)与GPU之间的并行工作效率，节约大部分的数据存取开销。实验结果证明:GPU的成像效率是单CPU系统的12倍左右，在此基础上，使用GPU异步优化方案后效率可继续提升15%左右。本文提出的设计思路可显著缓解无人机载MiniSAR的实时成像计算压力。