基于靶标图像的高分辨率空间相机微振动测量方法

高分辨率卫星在轨成像过程中,由于微振动影响造成相机内部敏感光学元件之间的相对运动,引起图像质量的退化。为了准确测量微振动对高分辨率卫星成像的影响,本文提出一种基于靶标图像的空间相机微振动测量方法。文章首先对微振动中影响图像质量的不同因素进行了阐述。然后介绍了在图像上直接测量像移的方法,分析了微振动对空间相机成像的影响,得到像移偏差的准确数值,为卫星成像质量的影响分析及最终修正以提升卫星成像质量提供依据。最后,以某空间相机为研究对象,对此相机在整星条件下的微振动试验数据进行了分析,得到微振动在相机焦面产生的像移,研究了微振动对高分辨率卫星成像的影响。研究实例证明了文章提出方法的可行性,研究结果可为改进设计、隔振和抑振提供参考。     

基于波束锐化技术的SAR图像增强方法

在对给定的合成孔径雷达图像进行增强处理时 ,遇到的主要问题就是相位信息的丢失和对成像系统参数的一无所知。本文将波束锐化技术与合成孔径辐射方向性图的估计相结合 ,为处理此类数据提高图像的视在分辨率提供了一种方法。该处理过程由一个优化的有限冲激响应滤波器构成。滤波器的设计思想基于最小均方误差准则 ,系数对称分布 ,系数取值决定于原图像中孤立强散射点的方位向响应 ,因为此响应可以被近似视为成像系统的合成孔径辐射方向性图。点目标仿真表明雷达角分辨率能够提高近 2倍。实测数据处理结果证明了该方法的有效性     

结构光照明技术在瑞利散射成像去杂散光应用中的研究

激光片光成像技术在流场测量领域的应用前景十分广阔,但该类测量技术在实际测量中都会受到杂散光或背景光干扰的影响,降低了光学成像质量。因此,开展了将结构光照明技术应用到激光片光成像测量中来消除杂散光干扰的研究。结构光照明技术是一种新型的杂散光抑制方法,可以将原始图像数据分为有效信号和杂散光（来自于激光片光焦平面外的干扰光）两部分,在后期数据处理中,有效信号会保持不变,而杂散光会因为空间频率不同而被剔除掉。首先,基于Matlab软件理论分析了该类方法消除杂散光的作用;其次,设计了一套应用于瑞利散射成像的结构光照明测量装置,主要由连续激光器、Ronchi光栅和EMCCD相机组成,其中Ronchi光栅用于产生正弦光强分布的激光片光。最后利用该测量装置在McKenna平面火焰炉上开展了瑞利散射图像测量实验,验证了结构光照明的方法具有消除杂散光影响、提高瑞利散射图像精度的作用。     

一种基于合成孔径聚焦图像的目标测距方法

基于合成孔径聚焦图像提出一种新的目标测距方法。该方法利用小孔成像模型摄像机获取与目标视线垂直的等间隔线阵机位图像序列,并将线阵与目标视线交点处机位的图像作为基准图像。根据图像序列获取各距离段所对应的像差校正叠加图像,计算基准图像中每个像素的邻域与每一幅像差校正叠加图像中相应区域的相似度,并选取相似度随像差校正叠加图像变化的范围大于一预设阈值的像素作为可测距像素,相似度最大的像差校正叠加图像所对应的距离段即为该可测距像素对应目标点所处的距离段。对合成孔径原理进行了仿真分析,并根据摄像机线阵实测数据和航拍序列实测数进行了测距实验。实验表明该测距方法鲁棒性好,算法简单,并且无干扰。     

SAR原始数据压缩技术研究

研究两种合成孔径雷达(SAR)原始数据压缩算法，它们是块自适应树型矢量量化算法和块自适应预测编码算法。前者是在使用穷尽型搜索技术的块自适应矢量量化算法的基础上，通过使用树型搜索算法来提高算法的运行效率；后者是通过预测编码来消除SAR原始数据之间的相关性从而提高压缩性能。结合机载SAR实测原始数据，对讨论的各种算法分别进行压缩和解压缩，并进行SAR成像处理。通过比较和分析各种算法的性能及图像域参数，表明块自适应树型矢量量化算法和块自适应预测编码算法能提高SAR原始数据的压缩性能，比较适合实际工程应用。     

基于乘子法的微机械薄膜变形镜电压求解方法

为了解决微机械薄膜变形镜控制电压容易超出可行域范围的问题,提出了一种基于秉子法的电压求解方法.将控制电压求解的约束最优化问题,转化为求解一系列无约束最优化问题.该算法不但保证了最优解一定在可行域范围内,消除了常用算法采用"截止电压"方法带来的误差,而且还克服了罚函数法因惩罚因子取的太大而带来的病态问题.搭建基于OKO公司37通道微机械薄膜变形镜的自适应光学实验系统,分别以模拟眼和人眼出射渡前为入射畸变波前进行实验.与常用算法进行对比分析,结果表明,来子算法在稳定性和快速性上更优,为搭建小型化、低成本的人眼波前像差校正系统提供了算法支持.     

圆柱尾流场的 Tomo-PIV 测量

层析粒子图像测速(Tomo-PIV)是一种先进的光学测量技术,能够定量获取三维体视流场结构,可作为诸如湍流、多涡系干扰等三维复杂流场的有效测量手段。为了实现该技术在风洞模型测量中的应用,研究了工程应用和数据处理方法。在中航工业气动院 FL-5风洞,选取12mm 直径的圆柱体作为试验模型,应用 Tomo-PIV 技术测量了圆柱三维尾流场,通过解决体光源引入、示踪粒子投放和现场标定等关键技术以及对数据处理方法的研究,成功获得了圆柱体后方典型的三维卡门涡流场。测量区域约95mm×70mm×8.5mm,粒子图像分辨率达到20 pixels/mm,包含数万个速度矢量数据,实现了 Tomo-PIV 的风洞试验验证。     

1200℃高温热环境下全场变形的非接触光学测量方法研究

将数字图像相关方法这一基于图像的非接触全场光学测量方法与瞬态气动热试验模拟系统相结合发展了一种用于1200℃高温环境下全场高温变形测量的新技术,为减小高温物体热辐射对数字摄像机所采集图像亮度增强的影响,采用了带通光学滤波成像技术,该技术可使图像采集系统在物体表面温度高达1200℃时仍可获得高质量的数字图像,这些图像可被...     

医学图像光线投影体绘制中重采样快速算法研究

光线投影算法是体绘制算法中图像效果比较好的方法,但存在运算量大,绘制速度慢的问题,如何提高重采样速度是加速光线投影算法的关键。本利用重采样点在两坐标系中的矩阵变换特性,减少矩阵运算量,同时结合三维数据场在像平面的投影减少光线投影数目;利用包围盒技术避免对空体元的采样,并且通过将Bresenham算法扩展至三维确定每个重采样点所在体元的编号。实验结果表明,本提出的重采样优化算法成像速度比标准光线投射算法快2—3倍,而成像的质量与标准算法基本没有区别。本提出的算法,既能保证绘制质量,又能显减少计算量,提高体绘制的速度。     

岩心微流动的核磁共振可视化研究

岩心微流动可视化是研究化学驱油微观机理的一项重要流体实验新方法,重点介绍采用低场核磁共振成像技术研究天然岩心中流体分布可视化的新进展。提出和分析了国产低场核磁共振成像岩心驱替装置面临的图像不清、材料干扰等问题,通过合理选材、优化参数,从硬件和软件2方面进行了改进与优化,消除了干扰因素。开展了天然岩心的驱替实验,采集了油水的实时 NMR信号与 MRI 成像信号,以及不同驱替阶段油水的 NMR-T2谱,得到分辨率较高的油水分布图像。结果显示残余油随着驱替PV数的增加而减少,具有初期减少明显而后趋缓的特点,并发现岩心中存在端部油残滞现象,其范围距端部4mm左右。研究了通过获得的油水分布图像计算含油饱和度的方法,其结果与传统方法一致,误差在10%以内,这也说明了油水分布图像的可靠性。这不仅为计算饱和度提供了一种新方法,而且该方法的另一个优势是可以分析任意局部位置的油水饱和度。研究结果表明,在研究岩心微流动过程中流体分布的可视化方面,核磁共振成像技术是值得深入研究的新方法。     

大转角条件下二维计算雷达像的改进

为提高转台目标成像时的横向分辨率,需增大转角,而增大转角会引起雷达像模糊。文中在频率空间的直角坐标系中用板块法仿真出大转角转台目标的雷达回波数据,然后用二维快速傅里叶变换对回波数据进行处理,从而获得转台目标的雷达像。经过对仿真数据进行验证,用该方法获得的二维雷达像,其质量高于用极坐标回波数据所成的像     

基于自发辐射分析的被动式燃烧诊断技术研究进展

被动式燃烧诊断技术是利用火焰自发射辐射信息进行燃烧诊断的一项技术,具有非接触、对环境要求不高、系统紧凑、易于实施等特点,在燃烧场在线测量及诊断中具有独特优势.首先,分析了各类燃烧诊断技术的优势及局限;其次,结合华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开展的被动式燃烧测量诊断研究工作,从火焰发射光谱、火焰图像处理、热辐射成像技术...     

提高图像轮廓清晰度的快速插值放大方法

分析了当前主要的高清晰度图像插值放大方法,为实现快速放大而选择了基于图像轮廓插值改善清晰度的技术路线,并在已有算法的基础上开展了进一步的研究.提出了新的图像轮廓线光顺数值算法,对轮廓线划分的两类子区域提出了精度更高的插值算法.最后,以典型平面图形的图像和由3DMax生成的三维渲染图像为例对本文方法进行检验,与双线性插值结果的对比说明,该方法可以明显改善插值放大效果.     

基于失真度评估的时变聚焦多波束形成算法

为 了在保证声呐成像质量的 前提下,缓解近场聚焦精度与计算复杂度之间的矛盾,文中提出了一种基于失真度评估的时 变聚焦多波束形成算法。首先,建立近场时变聚焦模型,将聚焦点的时间结构和半圆形阵列 的空间结构联系起来,获得了各个聚焦点精确的延时信息;其次,在兼顾波束方向图的各项 性能指标的基础上,利用二阶锥规划（Second-order cone programming, SOCP）方法设计 了各个聚焦点的最优权值;最后,构建散焦波束失真度的评估模型,并在失真度阈值的约束 下,合理地选择了几个必要的聚焦面。仿真和测试结果表明,该算法减轻了硬件计算和存储 的压力,提高了工程的可实现性,而且对复杂多变的探测场景取得了很好的成像效果。     

机械振动全息分析及其若干问题

本文用球面波多重象全息照相分析物体的机械振动,简要地讨论了球面波多重象全息三维振动分析的基本规律,介绍了用计算机控制的显微光密度计确定由测点振动引起的物光波的相位差技术,用几何光学方法推导了曲面测件图象上测点位置的修正公式,提出了提高全息振动条纹分辨率的方法.本文在15cm长度物体上至少可记录105级能分辨的全息振型条纹.     

最大熵磁共振成象理论

由于在实际磁共振成象系统中,只能得到有限的频谱数据,利用传统的ＦＦＴ方法重建磁共振图象,将导致截断的伪影和低的分辨率。本文提出了一种基于ＡＲ模型的最大熵磁共振成象算法,利用ＡＲ模型外推未知频谱数据,替代了ＦＦＴ方法的填零法重建,并利用了ＢＵＲＧ算法中的ＡＲ模型参数计算的有效性,不仅消除了截断伪影、抑制噪声、提高了分辨率,而且使重建时间与ＦＦＴ方法相当,完全适用于临床应用。     

基于区域的GLRT车辆目标检测方法

基于合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)图像的地面车辆目标自动检测是一项重要的SAR军事应用研究。提出一种基于区域的广义似然比法(Generalized likelihood ratio test,GLRT)的目标检测方法,该方法将GLRT目标检测理论与图像分割技术相结合。首先利用普通图像常用的分割聚类方法从SAR图像场景中粗略地分离出陆地杂波区域和目标潜在区域。然后根据分割结果,分别对两区域数据建立合理的统计模型。最后在背景和目标统计特性都已知的情况下,采用GLRT目标检测方法对目标潜在区域的像素点进行逐一检测,获得更为精确的检测结果。对实际SAR数据处理的结果表明,该方法能有效地从陆地场景中检测出地面车辆目标,且具备一定的精确性和快速性。     

光场单相机三维流场测试技术

将光场三维成像技术与实验流体力学相结合，实现单相机对空间三维瞬态流场（3D3C）的精确测量，为流体力学实验研究提供了一种全新的测试技术。详细介绍了具有自主知识产权的光场相机硬件系统、基于乘积代数重建技术（MART）的粒子光场图像重构算法以及基于光线追迹的数字光场图像合成算法。利用DNS数字合成图像以及低速射流实验图像，将所发展的光场单相机三维流场测试技术（Light Field Particle Image Velocimetry，LF-PIV）与目前最成熟的三维流场测试技术层析PIV（Tomographic Particle Image Velocimetry，Tomo-PIV）进行对比研究分析。实验结果表明LF-PIV技术完全能达到与Tomo-PIV同等量级的测量精度。