基于中波红外热成像的温度场测量技术研究

随着红外探测技术的不断发展,基于中波红外热成像的测温技术得到了越来越广泛的应用。在研究中波红外成像系统测温原理的基础上,探讨了黑体辐射定标技术,以及环境辐射和定标数据处理方法对测温准确度的影响,提出了一系列的处理方法,实现了一套基于红外成像的温度场测量方案,并有效补偿了环境辐射对测量结果的影响,同时降低了定标数据拟合引起的误差,使测温准确度得到了很好保证。     

基于编码重建的快照式光谱成像技术进展

光谱成像技术能同时获得物体的空间信息和光谱信息,在科学研究及工业生产等领域发挥着重要作用。然而传统的高光谱成像系统存在着光学系统复杂、含有精密运动器件、曝光时间长等问题,极大地限制了其在许多场景的应用。近年来,高光谱成像系统向着轻小型化、快照式测量方向发展。简单介绍了光谱成像技术原理与分类,从基本原理、方法与实现等方面对基于衍射元件编码、编码孔径、宽带滤光片编码的快照式光谱成像系统进行了综述,并对现存的一些问题以及将来的应用与发展进行了讨论。     

卫星干涉高光谱遥感图像序列差值压缩编码

根据干涉高光谱图像的成像特点和卫星遥感图像压缩编码系统要求，提出了一种新的卫星干涉高光谱图像序列压缩算法．新算法利用干涉成像光谱仪推扫成像特点提出了一种低存储量，帧间小波域匹配的图像序列压缩方案，提高图像质量3—4dB．算法首先通过小波域匹配算法检测出相邻图像之间的推扫位移量并移位求得两帧的最佳差值图像，然后对差值图像进行静止图像EBCOT压缩编码，从而提高总体编码效率．该算法具有与单帧图像编码算法相当的复杂度，只需要对当前图像与模板的差值图像进行基于小波变换的编码，避免了目前基于三维小波变换的编码算法对系统大存储量要求以及编码延时大的缺陷．仿真结果表明，本算法针对干涉高光谱图像编码，可获得比基于三维小波变换的算法相当甚至更好的效果，并且大大降低了编码延时．     

基于局部线性嵌入的高光谱影像特征提取算法

特征提取能够消除冗余信息,提高高光谱数据处理的精度和计算效率,是分类等分析必要的预处理手段.传统特征提取算法基于线性变换,无法准确描述高、低维特征空间的关系,因此采用一种新型非线性特征提取算法,即局部线性嵌入(LLE,Locally Linear Em-bedding),挖掘高光谱影像的本征信息.针对分类问题,使用训练样本类别属性修正距离矩阵,并借鉴LLE计算未知样本低维映射的方法求解测试样本的特征向量,实现监督局部线性嵌入(SLLE,Supervised Locally Linear Embedding).使用机载可见光/红外成像光谱仪数据,与3种分类算法结合进行测试,实验结果表明:SLLE优于线性特征提取算法,能够解决高光谱影像的小样本分类问题.     

一种二维干涉综合孔径辐射计近场成像算法

提出了一种基于相位补偿的二维干涉综合孔径辐射计近场成像算法.从干涉综合孔径辐射计的成像原理和近场应用情况出发,分析了快速傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform)反演算法在近场条件下存在的问题,并采用相位补偿的方法,提出了一种近场数值反演算法.对点目标用FFT算法和近场成像算法进行了成像仿真,仿真结果表明近场成像算法比FFT算法具有更高的空间分辨率.用一套8mm波段二元干涉综合孔径辐射计对人工双点源场景进行了成像实验,实验结果证明了该近场算法的有效性.      

基于三维Saab变换的高光谱图像压缩方法

高光谱图像中存储了丰富的光谱信息,具有极大的应用价值,但现有大部分高光谱图像压缩方法难以同时兼顾图像中的空间冗余与谱间冗余,导致压缩性能受到局限。针对该问题,提出了一种基于三维修正偏置的子空间(Saab)变换的高光谱图像压缩方法。采用三维Saab变换对高光谱图像的分块进行空间光谱信息融合的降维操作,同时去除谱间冗余和局部空间冗余;利用高效率视频编码(HEVC)中的帧内编码模块进一步去除空间冗余和统计冗余;实现低失真、高比率的高光谱图像压缩。在多个高光谱图像数据集上的实验结果表明,所提方法在同码率下重建图像的信噪比(SNR)比采用主成分分析(PCA)降维的方法至少提高0.62 dB,在高码率的情况下性能优于张量分解的压缩方法。同时,验证了不同降维方法对分类任务的性能影响,结果表明,所提方法更好地保留了图像中的重要特征,在低码率的情况下仍可以保持较高的分类精度。     

高光谱红外成像系统的乒乓缓存设计

通过比较三种常用缓存方式的异同,介绍了高光谱成像系统中一种协调数据传输与处理速度的乒乓缓存结构,讨论了乒乓缓冲结构的运行和控制原理。以高速大容量的SRAM以及高性能FPGA器件为平台,设计了一种适应于高光谱成像数据处理系统的乒乓缓存结构,并进行RTL仿真和板级验证。实验表明,该方案可以高效完成大量实时视频数据的缓冲和处理,有效提高了系统工作效率,且稳定可靠。     

一种通用红外成像跟踪实验装置的设计

介绍了一种先进的红外成像跟踪实验装置的研究与设计实现,给出了系统结构、主要性能参数、跟踪算法设计以及试验结果.在成功设计含双微处理机的并行图像识别跟踪器基础上,针对不同类型的目标开发了不同的跟踪算法以及噪声生成算法程序.该实验装置能模拟多种红外跟踪系统,可安装在直升机上对多种目标进行搜索、捕获和跟踪试验,试验恶劣天气、烟雾以及改变空间分辨率等系统参数对图像识别与跟踪的影响,也可进行各种干扰试验,以检查干扰效果.经试验验证,该系统有很好的应用效果.这些试验为模拟实验的研究提供大量原始素材,将为红外图像跟踪系统的设计和使用提供重要数据.      

高光谱成像技术的应用与发展

介绍了国外先进高光谱成像载荷发展情况和国内以高分五号载荷为代表的高光谱成像技术发展水平,凭借在光谱分辨率、空间分辨率、成像质量等方面取得的长足进步,广泛应用于资源勘探和环境监测等多个重要领域。分析了Offner结构和Dyson结构的推扫型成像仪的特点,提出未来凝视型成像方式的发展前景,并介绍了目前基于AOTF分光方法的中红外高光谱成像仪,实现了较好的光谱成像效果。     

基于CLEAN算法对一维综合孔径辐射计成像误差的校正

对于天线单元数较少的一维综合孔径微波辐射计，系统的采样基线数有限，导致辐射计对目标在空间频率域的采样产生截断，在成像结果中引起明显的吉布斯误差.实际应用中通常选择加窗函数来抑制吉布斯误差，但是加窗函数会降低辐射计系统的空间分辨率.为抑制一维综合孔径辐射计成像的吉布斯误差，提出了基于CLEAN算法的校正算法.针对目前已完成的8单元辐射计地面样机系统，通过仿真实验，验证了CLEAN算法对于抑制辐射计成像结果中吉布斯误差的有效性.      

基于频域分析的ROSAR成像算法

在现有的ROSAR(Synthetic Aperture Radar with Rotating antennas)成像算法中,基于斜距泰勒级数展开的算法存在方位向失配问题,时域相关卷积算法不能快速校正距离弯曲.频域ROSAR成像算法采用驻相点原理,直接对ROSAR回波信号进行二维频域变换,保留回波信号的频谱特征,进而构造相应的频域去耦函数和频域匹配函数,实现频域距离弯曲校正和目标场景重构.仿真结果表明,该算法能够快速校正距离弯曲及有效克服方位向失配问题.     

基于deramp的星载聚束式SAR改进ECS算法

基于两步成像算法和ECS(Extended Chirp Scaling)成像算法,提出一种结合Deramp预处理的星载聚束式SAR(Synthetic Aperture Radar)改进的ECS成像算法.Deramp预处理是基于SPECAN算法的思想,将信号通过非空变的方位滤波器实现批压缩,该方法在保证成像分辨率的前提下,通过deramp处理消除了由采样率不足导致的方位频谱混叠特别是在星载SAR高分辨率聚束模式下.尽管ECS算法中的子孔径处理可以降低对系统脉冲重复频率的要求,但是脉冲重复频率依然受到单点多普勒带宽的限制.所介绍的方法可以进一步降低ECS算法中子孔径分割处理对脉冲重复频率的要求,使得ECS的算法的应用更为广泛.通过对点目标进行仿真和成像,成像指标评估验证了该算法的可行性.     

星载宽测绘带合成孔径雷达成象处理

波束扫描合成孔径雷达是为了满足星载合成孔径雷达宽测绘的要求而提出的，本文主要研究ＳＣＡＮＳＡＲ成象处理。ＳＣＡＮＳＡＲ的工作原理、信号格式、信号结构和信号参数限制的深入分析是成象处理研究的基础，成象处理算法包括块数据成象算法和块图象拼接算法两部分，频谱分析法和时域频域混合相关法被用于块数据成象，块图象的拼接是利用时间关系剪裁块图象再顺次拼接，完整的计算机仿真验证了本文提出的ＳＣＡＮＳＡＲ信号格式和     

优化Landweber迭代快速电磁层析成像图像重建算法

电磁层析成像(EMT)中灵敏度矩阵的病态性、不适定性导致重建图像质量较差。为了提高重建图像的质量与速度,提出了一种优化Landweber迭代快速图像重建算法。首先,对灵敏度矩阵作降维映射,去除灵敏度矩阵中的冗余信息,减少每次迭代的计算量。然后,利用人群搜索算法(SOA)优化降维后的灵敏度矩阵,降低灵敏度矩阵的条件数,改善其病态程度。最后,通过Landweber迭代算法和预处理后的灵敏度矩阵进行图像重建。仿真实验结果表明:相同实验条件下,相比于Landweber迭代算法,所提算法有效提高了成像质量,降低了成像运算量。      

直反信号协同的GNSS-R BSAR距离多普勒成像算法

针对目前基于全球导航卫星系统反射信号的双基地合成孔径雷达（GNSS-R BSAR)在一站固定模式下的大斜视,斜距历程复杂,回波信号方位空变导致回波信号难以处理的问题,提出改进的距离多普勒成像新算法。所提算法采用GNSS信号作为辐射源,根据一站固定模式下GNSS-R BSAR合成孔径时间长的特点,引入高阶等效斜视距离模型,得到导航卫星与目标斜距相对时间变化的精确描述。先通过直射信号与回波信号时域对消进行距离徙动校正,实现全场景目标距离徙动的精确校正;再通过方位向分块混合相关处理来克服回波信号方位向的移变性质,实现全场景高效精确成像。所提算法的成像效率优于传统后向投影时域（BP）算法,成像精度与BP算法相当,且可根据需要通过调整方位分块的宽度来提升聚焦效果。最后,用GPS-L5信号进行仿真和实验,仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和高效性。     

An imaging telescope for high energy gamma-ray astronomy

Recent tests of a γ-ray imaging telescope, which incorporated a coded aperture mask and multi-wire proportional counter system produced good images of a tritium target source which was used to generate the 20 MeV protons at a proton Van de Graaff accelerator. This paper indicates what performance one might expect if a large area drift chamber were used in conjunction with a coded aperture mask. The prospects for achieving significant scientific results if such a system were flown on a variety of space vehicles are discussed.     

综合孔径辐射计偏微分方程近场图像反演算法

针对综合孔径辐射计傅里叶变换成像算法在近场条件下失效的问题,提出了一种基于局部自适应偏微分方程的精确数值图像反演算法.该反演算法根据待反演亮温图像的局部特征,在图像背景区域进行各向同性扩散来抑制噪声,在图像目标区域进行自适应扩散来保持图像边缘细节.近场仿真结果表明,该算法有效地降低了可视度测量噪声对亮温图像反演的影响.用一套8 mm波段二维综合孔径辐射计BHU-2D-U进行了成像实验,实验结果证明了该近场图像反演算法的有效性.