基于声光可调谐滤波器的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正

针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法。采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法;此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上。根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高。     

三通道偏振成像系统的标定研究

针对现有偏振成像系统无法对天空进行实时性检测的问题,提出一种实时三通道偏振成像系统。对系统存在的误差来源进行详细分析并针对相应误差提出标定方法。利用积分球对CCD线性度进行标定,通过对采集灰度信息的处理,得出光源亮度与图像灰度呈线性关系;同时针对三路独立通道之间灰度响应不一致问题,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了多次重复标定与校正。标定实验结果表明,通过对CCD线性度标定和灰度响应不一致性的标定,灰度响应不一致性得到了明显改善,提高了偏振信息的解析精度,系统偏振角测量误差小于0.6%。     

光锥耦合对ICCD响应不均匀性的影响分析

为提高光锥耦合ICCD成像系统的光响应均匀性,对光锥耦合过程造成光响应不均匀性的机理进行了分析,并用微观图解的方法清晰剖析不均匀性的产生机理. 从CCD光敏元、光锥纤维、像增强器光纤面板输出面的微观结构出发,通过实测图像合成,模拟再现了不均匀性的产生过程,分析了其主要因素,阐明了不均匀度的严重性,提出了通过减小光锥光纤直径改善ICCD的响应不均匀性的解决方案.     

旋光退偏器用于星载光栅成像光谱仪分析

对紫外-可见光谱区星载光栅光谱仪的响应偏振敏感性的问题,采用加入退偏器的方法来消除仪器的偏振响应,保证成像光谱仪测量结果的准确性.退偏器根据大气偏振的特点采用简单双光楔结构旋光退偏器,给出了其退偏度理论表达式,计算分析了系统的线性偏振敏感度.采用矩阵计算法推导分析了退偏器的偏振像差矩阵和光学传递矩阵,重点分析了退偏器引入的双像对成像光谱仪像质的影响.分析结果表明,加入退偏器后,仪器偏振响应敏感度小于1%,系统MTF下降小于1.5%,像质满足使用要求,完全可应用于星载光栅成像光谱仪.     

推扫式高光谱影像的相对辐射定标研究

为了找到更适合于推扫式高光谱影像的相对辐射定标方法,本文从成像光谱仪CCD探元响应不均匀问题入手,在实验室和外场两种情况下,分别通过使用均匀场景法和基于灰阶靶标的相对辐射定标方法对可见—近红外高光谱相机进行相对辐射定标以及进行相对辐射校正,计算并完成了相对辐射定标的精度分析与评价。结果表明:(1)相对辐射定标可以有效地去除条带噪声;(2)由精度评价结果可知,相比较于基于灰阶靶标方法的外场相对辐射定标,使用均匀场景法进行实验室内的相对辐射校正效果更好,可为航空高光谱航飞试验提供参考。     

基于五株排列理论的TDICCD亚像元技术的研究

亚像元成像技术是目前实现相机小型化及提高相机空间分辨率的一种有效方法。将亚像元成像技术引入高速TDI CCD相机中,使相机在不影响扫描速度及不改变TDICCD器件尺寸和相机焦距的情况下,大大提高空间分辨率。通过分析五株排列的抽取和插值理论,设计了亚像元插值算法,由相机输出的两幅原始图像经过计算得到比原图像分辨率高的图像,仿真结果表明,运用亚像元成像技术可以使TDICCD相机的分辨率提高到1．4倍以上。     

偏振干涉成像光谱仪中CCD的成像分析

光谱仪采集目标像的干涉图最终需要通过CCD系统来成像,为了能得到更高的图像分辨率和成像质量,需要不断优化CCD成像系统。偏振干涉成像光谱仪CCD成像系统一般包含两个部分：一是通常所说的光学成像系统,另一部分是CCD图像传感器采样记录系统。本文通过分析和描述CCD的采样过程。来讨论光谱在CCD成像过程中的频谱传输特性,并论述由于离散采样过程带来的频谱混迭对CCD成像系统中成像质量的影响。     

CCD摄像板响应特性及其校正研究

简要分析了CCD摄像板响应特性,并推导出CCD摄像板非线性响应特性函数.利用自制的CCD摄像板响应特性测量系统和自编的图像数据处理程序,获得多个在不同光照强度下的CCD像元输出信号值,进而绘制出CCD摄像板实际响应特性曲线.对响应特性曲线的近似线性区进行曲线拟合,获得响应特性校正曲线及像素校正值.从而实现了用软件法测量CCD摄像板的响应特性和校正CCD摄像板的输出值.     

线阵CCD响应非均匀性的检测与校正

通过分析线阵CCD响应的非均匀性,提出了一种用于线阵CCD的非均匀性检测系统,并给出了基于最小二乘法的校正算法。在不同辐照度下采集各像素的灰度值,用最小二乘法求出期望的辐照度与灰度的对应关系,计算出各像素的修正系数,得到线阵CCD的校正矩阵,并对各像素的实际灰度值进行修正。实验结果表明,校正前灰度偏差达6.1,校正后只有0.02889,有效的改善了线阵CCD响应的非均匀性。     

基于正交试验的植被-土壤像元偏振光谱分析

植被-土壤混合像元是一种在遥感中及其普遍的一种现象,是干旱地区遥感中研究植被分布的热点问题.通过对不同面积比例情况下的植被-土壤混合像元偏振高光谱进行定性以及定量的正交试验分析,并选取了四种常见的植被指数与吸收谷深度这一光谱特征参数进行建模分析.结果表明,偏振角、探测角和植被像元面积比例都会对其偏振高光谱特征产生影响,正交试验结果表明植被面积比例对植被-土壤混合像元偏振高光谱的影响最大,而且它和探测角的交互作用也有显著的影响.同时所选取的植被指数与吸收谷深度呈现出良好的相关关系,证明了利用吸收谷深度来估算植被指数的可行性.     

CCD成像器件的不均匀性测试

从理论上分析了CCD暗电流和响应率不均匀性产生的原因,指出了在一定条件下可通过定标的方法减小CCD不均匀性对测量结果的影响．给出了测量CCD暗电流的方法及利用光点注入法测量CCD响应率不均匀性的方法,并通过实验系统验证了这种方法是可行的．     

基于线阵CCD的光学降水自动测量系统校准方法

为了提高光学降水自动测量系统的测量准确度,针对系统中平行光源的发散性及不稳定性、线阵CCD响应的非均匀性等一系列问题,结合仪器的测量原理,在理论分析与试验的基础上,提出了采用动态阈值设置与光学玻璃棒采样相结合的校准方案,可得到不同尺度粒子在各像素点的校正系数。试验结果表明,经校正系数修正后系统测量误差基本控制在±4%以内,达到了校准的目的。该方案易于实现,具有较高的可行性。     

一种高精度CCD测试系统的非均匀性校正方法

针对高精度光电耦合器件(CCD)测试系统中像素的非均匀性给测试结果带来较大误差的问题,根据引起图像像素非均匀性噪声的特性,建立了对应的图像模型.采用自适应阈值分割算法将图像二值化分离出有效使用像素,并提出了一种采用两点线性方法对非均匀性像素进行校正的算法.仿真实验采用高速面阵CCD采集由激光器发射的圆形光斑图像,并通过计算图像光斑的中心坐标进行了验证.结果表明,该算法能够将图像的复杂背景与光斑分离,可校正其像素的非均匀性,稳定光斑的像素灰度值.在相同条件下连续采集图像,图像光斑的中心坐标稳定.     

基于Nios红外图像实时非均匀性校正研究

针对红外成像系统在图像处理中所涉及的数据量大,实时处理难于实现的特点,运用Altera公司SOPC-Nios嵌入式软核心处理器技术,提出一种利用FPGA硬件实现红外焦平面阵列实时非均匀性两点校正的方法.该方法针对非均匀性校正关键的内部循环和耗时算法,创建Nios嵌入式处理器的定制指令,将复杂的顺序指令简化为硬件实现的单指令,用硬件实现校正算法,极大地提高了系统的处理速度和性能,有效地解决了红外成像技术中实时性难题.     

An improved method to detect remote sensing image targets captured by sensor network

In order to detect targets from the hyper-spectral images captured by unmanned aerial vehicles, the images are moved into a new characteristic space with greater divisibility by making use of the manifold learning theory. On this basis, a furation impulse response (FIR) filter is developed. The output energy can be minimized after images passing through a FIR filter. The target pixel and the background pixel are distinguished according to the restrained conditions. This method can effectively suppress noises and detect sub-pixel targets in the hyper-spectral remote sensing image of unknown background spectrum.     

基于帧间运动的神经网络非均匀性校正及其硬件实现

为解决红外焦平面阵列的非均匀性噪声制约红外成像质量问题,提出基于场景的神经网络非均匀性校正算法,利用帧间运动的图像序列实现非均匀性校正.先采用基于投影的运动估计算法选取神经网络算法的学习参考帧,再进行偏置矩阵计算的基于帧间运动判断的神经网络非均匀性校正算法,有效克服了传统SBNNT由于运动不足产生的鬼影问题.算法已在以TMS320DM643为处理核心DSP硬件处理平台上实现,取得了较好的校正效果.     

非制冷热释电红外焦平面阵列读出电路的新型结构

提出一种带有列共用结构的电容跨阻放大器(CTIA)读出结构, 以实现高线性度、低功耗、低噪声和较大输出范围。该结构可以降低像素结构的复杂性, 提高电路设计的灵活度。电路采用奇偶行交替连续读出的方式。采用0.35μm DPTM工艺, 利用该结构设计一个原型芯片。电源电压为5 V, 每列CTIA结构功耗约为29.3 μW, 线性度为99.98%。该原型芯片可以被扩展为320×240阵列。     

梯形与正方形像元CCD调制传递函数的比较

在给出任意像元形状的电荷耦合器件 (CCD)的调制传递函数 (MTF)一般公式的基础上 ,进一步比较了采样阵列为正方形 ,像元形状分别为正方形和梯形的CCD的MTF ,结果发现 ,像元形状为正方形的CCD的MTF优于梯形像元CCD的MTF .     

LCD直下式背光LED间距、灯腔深度及均匀性设计

为满足直下式LCD显示亮度不均匀性小于20%与背光设计薄型化要求,建立阵列LED背光及其上方平面照度的数学模型。根据单颗LED的发光特性,推导出阵列LED上方平面的照度分布。结合亮度不均匀性公式,采用Matlab软件对阵列LED间距、LCD灯腔深度、阵列LED上方平面照度不均匀性之间的关系进行定量研究。通过对LED间距为8.8 mm的照度不均匀性分析,结果显示灯腔深度为10 mm可满足不均匀性小于20%的要求。然后对任意阵列LED间距情况下的照度不均匀性进行计算,结果表明,灯腔深度与LED间距之比约为1.1时,能满足薄型化设计要求和上述显示不均匀性要求。