太阳X-EUV成像望远镜的图像优化处理

太阳X-EUV成像望远镜主要用来监测和预报影响空间天气变化的太阳活动,成像资料专门服务于空间天气预报研究.为了满足望远镜的空间适应性,望远镜获取的图像会受到其结构调制形成的噪声干扰.本文主要对望远镜所获取的图像进行优化处理,讨论了傅里叶变换的物理意义及其在图像处理中的应用.通过二维离散傅里叶变换,将图像变换到频率域空间;选用巴特沃思陷波滤波器滤波,通过程序设计,实际调试,在尽量减少图像失真的前提下,滤除图像中的周期性噪声.优化后的图像有利于进一步分析太阳活动现象.      

探空火箭图像压缩算法研究

结合探空火箭图像系统需求, 提出了一种基于小波变换编码, 即基于MSPIHT的自适应差分算术编码(MSPIHT Adaptive Differential Arithmetic Coding for image, MADAC)的图像压缩算法. 该算法对经过量化编码之后的数据 进行熵编码. 实验结果表明, MADAC算法具备探空火箭图像系统所要求的分辨 率、帧速率及压缩率可调的功能, 且易于硬件实现.      

数字图像最佳插值算法研究

对常用的数字图像插值算法进行了深入的分析,指出双线性内插法和立方卷积法的本质是利用直接邻点的灰度值和(或)邻点间灰度值的变化率对待采样点进行内插,并在此基础上提出了最佳插值算法的公式,最后通过试验提出了最佳插值公式中权值参数的建议值。     

自适应立方卷积图像插值算法

图像插值是图像处理的一项重要技术,可适用于多个领域,近年来多使用该技术进行图像缩放.针对传统图像缩放算法边缘处理效果较差、边缘检测插值算法复杂度高的问题,提出一种有效增强边缘轮廓的自适应立方卷积插值算法.该算法结合边缘梯度变化和立方卷积插值的特点,使得图像在平坦和纹理区域均能取得理想效果.实验结果表明,与基于边缘检测的插值算法相比,该算法具有较低的复杂度,平均运算时间降低了3.19 s;与立方卷积算法相比,图像峰值信噪比有较大的提高,峰值信噪比增加了0.89 dB.     

卫星遥感图像分块小波变换编码方案

提出一种分块小波变换（ＢｌｏｃｋｉｎｇＷａｖｅｌｅｔｓＴｒａｎｓｆｏｒｍ）方案。该数据压缩方案可节省存储时间，为星上应用提供了可能性。利用各基带之间的自相似性，对小波系数采用改进型零树编码（ＩｍｐｒｏｖｅｄＺｅｒｏｔｒｅｅＥｎｃｏｄｉｎｇ），可有效的提高压缩比。     

一种自适应的汉语普通话音节清/浊音分段方法

采用离散小波变换(DWT)实现汉语普通话音节的清/浊音分段,算法根据信号性质自适应地确定离散小波变换的尺度,具有较好的非特定人性质,并且对不同采样率及环境噪声有较强的适应性.测试了算法在男、女声,不同采样率及不同信噪比下的清/浊音分段算法的性能.在无噪情况下正确率为99.44%,在信噪比为30dB、15dB及5dB时正确率均可达99.20%,实验结果证明了算法的有效性和对噪声及非特定人的顽健性.      

基于区域灰度统计信号处理的图像融合方法

针对多源图像融合问题,提出了一种在多分辨率框架下基于区域内灰度特征统计信号的融合算法.利用图像灰度特征的区域生长法对源图像进行区域分割,并以裂缝边缘作为特征区域的闭合边界,对源图像与分割结果的区域映射图作多分辨率变换.在图像低频部分,以联合区域映射图为指导,在区域内建立信号与噪声的高斯混合分布模型,利用期望极大化(EM,Expectation Maximization)算法迭代估计噪声模型分布参数,获得低频融合结果;在图像高频部分,根据系数在区域映射图上的位置差异分别采用窗口系数加权平均法和系数绝对值选大法进行融合,将低频和高频融合结果反变换得到最终融合图像.融合结果表明:该方法是可行和高效的,且比其他图像融合方法具有更好的性能.     

嫦娥三号着陆器有效载荷

嫦娥三号着陆器配置了地形地貌相机、月基光学望远镜、极紫外相机、降落相机等四种科学探测有效载荷.介绍了有效载荷的科学探测任务、系统设计方案和系统组成,描述了各有效载荷的方案设计和主要技术指标等.      

The study of enhanced earth observations on a satellite image chain

The Multi-Spectral Camera (MSC) on the KOrea Multi-Propose SATellite (KOMPSAT)-2 was developed and launched as a main payload to provide a One(1) m panchromatic image and four(4) band four(4) m multi-spectral images at an altitude of 685 km covering a swath width of 15 km. These images, archived around the world, are a useful resource for space applications in agriculture, cartography, geology, forestry, regional planning, surveillance, and national security. The image quality of KOMPSAT-2 depends upon its image chain, which is comprised of an on-board system in the satellite and a processing system at the ground station. Therefore, in this study we determine the factors that have a major impact on the image quality through an investigation of the entire image chain. Consequently, two methods, involving a compression algorithm and a deconvolution technique, were determined as having a significant influence on the KOMPSAT-2 image quality. The compression algorithm of KOMPSAT-2 is rate-controlled JPEG-like algorithm that controls the mismatch between the input and output data rate. The ability to control the input/output data rate may be useful during the operation of the satellite but can also lower the overall image quality. The deconvolution technique may increase the sharpness of images, but it can also amplify the image noise level. Therefore, we propose methods of wavelet-based compression and denoising as an alternative to currently existing algorithms. Satisfactory results were obtained through experimentation with these two algorithms, and they are expected to be successfully implemented into the future KOMPSAT series to yield high-quality images for enhanced earth observation.     

基于图像拼接的微小零件视觉检测方法

针对毫米级微小尺寸零件的高准确度检测问题,提出了一种基于图像拼接技术的视觉检测方法,即利用亚像素微小位移结合相位相关的自动拼接方法。以两幅图像的拼接为例,这种方法首先对第一幅图像利用三次样条插值,进行亚像素微小位移;然后用处理后的第一幅图像与第二幅图像进行相位相关处理,计算两者的相关功率谱函数分布图;再根据分布图中功率谱最大值求出两幅图像的亚像素配准关系;最后根据配准关系把两幅图像拼接起来。实验表明,使用这种拼接方法,准确度可达到亚象素级,并具有抗噪声、易实现自动化等特点。     

High resolution spectro-polarimetry with a large balloon-borne solar telescope

The balloon mission “Sunrise” consists of a 1m lightweight solar telescope equipped with a powerful spectro-graph-polarimeter and a multi-channel filtergraph for the visible and the UV. The science goals of Sunrise are focussed on, but not limited to, the investigation of the solar surface magnetism. The key questions include the generation and maintenance of the variable magnetic field, the structure and dynamics of the chromosphere, and the interaction of material flow and magnetic field in sunspots.     

Imaging interplanetary CMEs at radio frequency from solar polar orbit

Coronal mass ejections (CMEs) represent a great concentration of mass and energy input into the lower corona. They have come to be recognized as the major driver of physical conditions change in the Sun–Earth system. Consequently, observations of CMEs are important for understanding and ultimately predicting space weather conditions. This paper discusses a proposed mission, the Solar Polar Orbit Radio Telescope (SPORT) mission, which will observe the propagation of interplanetary CMEs to distances of near 0.35 AU from the Sun. The orbit of SPORT is an elliptical solar polar orbit. The inclination angle between the orbit and ecliptic plane should be about 90°. The main payload on board SPORT will be an imaging radiometer working at the meter wavelength band (radio telescope), which can follow the propagation of interplanetary CMEs. The images that are obtained by the radio telescope embody the brightness temperature of the objectives. Due to the very large size required for the antenna aperture of the radio telescope, we adopt interferometric imaging technology to reduce it. Interferometric imaging technology is based on indirect spatial frequency domain measurements plus Fourier transformation. The SPORT spacecraft will also be equipped with a set of optical and in situ measurement instruments such as a EUV solar telescope, a solar wind ion instrument, an energetic particle detector, a magnetometer, a wave detector and a solar radio burst spectrometer.     

亚角秒分辨率射电观测的数据处理

使用英国多单元联线干涉网(MERLIN), 及美国甚大阵(VLA)对河外射电源进行了多频观测, 获得了亚角秒分辨率的图象. 使用自核准技术及洁化技术, 改善了成图的动态范围. 哈勃空间望远镜(HST), 也对该河外射电源进行了光学观测. 本文介绍了射电图和光学图进行重叠的方法, 用以比较射电发射的等离子体和光学线发射云之间的物理联系.      

基于去噪的SAR复图像SPIHT压缩算法

提出一种对合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)复图像压缩的改进的分层树集合分割(SPIHT,Set Partitioning in Hierarchical Trees)算法,高效完成SAR复图像压缩,既有效地保留了SAR复图像的相位信息,又抑制了斑点噪声.首先根据SAR复图像的统计特征进行预处理,然后进行小波变换,对不同子带的小波变换系数采取不同的门限,进行软门限斑点噪声抑制,再经过SPIHT量化编码,得到压缩后的码流.仿真实验表明,在64倍高压缩比的情况下,通过对重建SAR复图像数据的相位误差、等效视数、平均空域相关系数等指标的测量,验证了该算法仍然具有很好的性能.      

基于小波域清晰度评价的光场全聚焦图像融合

传统全聚焦图像融合以相机多次曝光拍摄的多聚焦图像为基础,光场相机在单次曝光后可计算空间任意深度的重聚焦图像,为后期全聚焦图像的获取提供便利。提出了一种基于小波变换的光场全聚焦图像获取算法,可有效避免传统空域图像融合算法的块效应,获得较高质量的全聚焦图像。该算法通过对微透镜阵列光场相机获得的4D光场数据进行空间变换与投影,得到用于全聚焦图像融合的重聚焦图像,对各帧重聚焦图像进行小波分解提取高、低频子图像集,提出区域均衡拉普拉斯算子、像素可见度函数分别构建融合图像的高、低频小波系数实现图像融合,其性能优于传统的区域清晰度评价函数。实验验证了所提算法的正确性和有效性,采用Lytro光场相机的原始数据计算了融合全聚焦图像,与传统图像融合算法相比,人眼视觉效果更好,客观图像指标也得到了提高。      

？abry—Perot测风干涉仪数据处理

针对自主研制的星载法布里一珀罗干涉仪（Fabry—Perot Interferometer,FPI）样机,介绍了Fabry—Perot（F—P）的测风原理和风速反演算法,阐述了F—P测风干涉数据的自动化处理方法,包括干涉条纹图像滤波、分割、细化和特征数据的提取．滤波包括中值滤波和背景补偿,分割采用区域平均灰度值阈值法,借助数学形态学计算填充和消除二值化条纹的断裂点和毛刺．最后,按照骨架提取思想细化成干涉条纹线条,提取其特征数据．应用VC＋＋编程语言开发软件平台,对上述F—P测风仪数据自动化处理方法进行了验证,结果表明其可行性高、适应性强．     

基于深度学习的太阳黑子Wilson山磁类型识别方法

太阳黑子是太阳光球层中带有较强磁场的区域,通常是太阳爆发活动的源区。Wilson山磁分类是当前最为主流的太阳黑子分类方法之一,对研究太阳爆发有重要意义。利用2010－2017年间SDO/HMI成像仪观测到的720s_SHARP磁图和白光图数据,研究使用深度学习对太阳黑子群Wilson山磁分类的方法。实验结果表明,Xception网络在识别太阳黑子Wilson山磁类型上能取得最优的效果,其中对α类型黑子的F₁得分为96.50%,β类为93.20%,其他类型的黑子为84.65%。      

基于灰色递阶预测的动态插值生成方法

根据灰色系统白化插值生成理论和建模机理 ,分析动态测量中灰色模型插值的可行性。并将动态测量数据建立白化插值生成灰色模型 ,进行动态测量插值预测 ,验证其可行性。由于动态测量特性和灰色模型预测的局限性 ,对模型的测量准确度提出较高要求。因此 ,提出改进白化插值生成灰色模型 ,采用基于灰色递阶预测的动态插值生成方法 ,以保证长期预测插值的动态测量特性。     

谐振式液体密度传感器的频率解算方法研究

为实现高精度测量谐振式液体密度传感器的输出信号频率,在现有的FFT频率解算理论基础上,引入更符合实际情况的加窗插值FFT频率解算方法,并分析频率变化以及噪声对解算结果的影响。通过Matlab仿真实验对该方法中常用的窗函数进行对比分析,最终选择加入Rife_Vincent窗的插值FFT算法作为输出信号频率的解算方法,并在所设计的硬件系统上进行了实验验证,结果表明,采用加Rife_Vincent窗的插值FFT算法解算传感器输出信号的频率,其解算误差小于0.1Hz,解算精度高且易于实现。