本文關鍵詞：航空相機性能檢測裝置地面場景模擬系統(tǒng)設計

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【摘要】：隨著航拍技術在農(nóng)牧、氣象、偵查等領域不斷深入的應用，更高性能的航空相機在不斷地更新研制。在航空相機研制過程中，對其各項性能指標的測試關系到航空相機質(zhì)量的高低。因此，航空相機相應的性能檢測設備也需要不斷地更新，以便能夠準確地對航空相機性能參數(shù)進行測試提取，為相機的研制提供依據(jù)。本文就是根據(jù)此背景對航空相機性能檢測裝置相關的部件進行設計、實現(xiàn)和測試。 航空相機性能檢測裝置主要包括主控平臺、動態(tài)目標發(fā)生裝置、平行光管、飛行姿態(tài)模擬裝置、高溫高速氣流環(huán)境模擬裝置。本文著重研究航空相機性能檢測裝置設計中的主控平臺、動態(tài)目標發(fā)生裝置和航空相機圖像評價算法。 主控平臺通過各個子裝置反饋的數(shù)據(jù)對各個部件進行協(xié)調(diào)控制，同時要在平臺上進行軟件編程，實現(xiàn)良好的人機界面，并且能夠進行相關的測試數(shù)據(jù)處理、參數(shù)計算和相機成像性能分析。動態(tài)目標發(fā)生裝置主要配合平行光管模擬飛機飛行時的地面環(huán)境，其主要實現(xiàn)功能是通過帶動目標膠片按照主控平臺所給的速度參數(shù)運動，同時調(diào)節(jié)光源亮度模擬地面環(huán)境亮度；本文在速度測控系統(tǒng)的設計中使用PID（比例（Proportion）、積分（Integration）、微分（Differentiation））控制算法控制膠片轉(zhuǎn)動速度達到需要的控制精度。航空相機在拍攝圖像時由于成像系統(tǒng)質(zhì)量會在拍攝、傳輸處理等過程出現(xiàn)問題而會影響圖像質(zhì)量，這關系到使用者獲得的信息多少；因此需要創(chuàng)建一個良好的圖像質(zhì)量評價系統(tǒng)對航空相機成像性能評價；為解決此問題，本文擬采用合適的圖像評價算法配合測試設備來判斷航空相機成像性能的高低。本文的主要研究內(nèi)容具體安排如下： 第一，研究了航空相機性能檢測裝置的結構，闡述了航空相機性能檢測裝置的工作原理，闡述了其中飛行姿態(tài)模擬平臺、高溫高速氣流環(huán)境模擬裝置、平行光管的工作原理。 第二，本文以PXI高性能計算機為基礎，編寫了一套完整的航空相機性能檢測綜合控制系統(tǒng)軟件。軟件基于虛擬儀器的理念開發(fā)，采用LabVIEW編程語言，，編制了良好的人機交互界面，完成了對各個子裝置的控制和數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和保存等一系列功能。 第三，本文研究了動態(tài)目標發(fā)生裝置的機械結構，闡述了模擬飛行環(huán)境參數(shù)的計算及電機參數(shù)計算，同時設計了電控系統(tǒng)方案。動態(tài)目標發(fā)生裝置在配合平行光管模擬飛行速度時，是使用電機控制場景膠片做運動達到目的的，基于電控系統(tǒng)特點，利用適合動態(tài)目標發(fā)生裝置機械結構的PID控制方法，能夠使控制的運動速度達到精度要求。 第四，為了對航空相機成像性能進行評價，本文研究了圖像評價算法在此方面的應用。通過提取待評價航空相機的動靜態(tài)分辨率，并對拍攝得到的圖像進行清晰度、信噪比、峰值信噪比、輻射精度的計算，通過獲得的各個性能參數(shù)就可以客觀地判斷相機的成像性能從而為航空相機的研制提供依據(jù)。 綜上所述，本文研究了航空相機性能檢測裝置的工作原理，對整個系統(tǒng)設計中的主控平臺、動態(tài)目標發(fā)生裝置、圖像評價方法進行了設計，采用LabVIEW及Matlab混合編程技術開發(fā)了一套航空相機性能檢測裝置地面場景模擬系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠整合各個裝置對航空相機性能做出評價，具有一定的實用性。
【關鍵詞】：航空相機 檢測技術 虛擬儀器 景物模擬 PID 圖像評價
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V245.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 論文研究背景及意義12-13
• 1.2 航空相機性能檢測裝置研究發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本章小結15-16
• 第2章 航空相機性能檢測裝置綜述16-22
• 2.1 航空相機性能檢測裝置結構16-17
• 2.2 LabVIEW 與 Matlab 軟件簡介17
• 2.3 飛行姿態(tài)模擬平臺17-19
• 2.4 高溫高速氣流環(huán)境模擬裝置19
• 2.5 平行光管19-21
• 2.6 本章小結21-22
• 第3章 基于虛擬儀器的主控平臺設計22-30
• 3.1 虛擬儀器技術介紹22-23
• 3.2 主控平臺設計23-24
• 3.3 軟件設計24-29
• 3.3.1 主程序設計25-27
• 3.3.2 串口通信模塊設計27-28
• 3.3.3 相機通信模塊設計28
• 3.3.4 離線分析模塊28-29
• 3.4 本章小結29-30
• 第4章 動態(tài)目標發(fā)生裝置設計30-48
• 4.1 動態(tài)目標發(fā)生裝置機械結構30-32
• 4.2 電控系統(tǒng)及參數(shù)計算32-36
• 4.2.1 電控系統(tǒng)設計方案32-33
• 4.2.2 運動速度計算33-35
• 4.2.3 選型電機指標計算35-36
• 4.3 基于 PID 算法的膠片運動速度控制36-42
• 4.3.1 PID 控制原理36-38
• 4.3.2 PID 算法參數(shù)整定38-40
• 4.3.3 PID 算法在膠片速度控制的實現(xiàn)40-42
• 4.4 動態(tài)目標發(fā)生裝置搭建42-44
• 4.5 速度控制實驗44-47
• 4.6 本章小結47-48
• 第5章 航空相機成像性能評價48-60
• 5.1 圖像評價算法綜述48-49
• 5.2 航空相機成像性能評價指標49-50
• 5.3 圖像質(zhì)量評價指標計算50-57
• 5.3.1 分辨率檢測50-51
• 5.3.2 圖像清晰度51-53
• 5.3.3 信噪比計算53-54
• 5.3.4 峰值信噪比54-56
• 5.3.5 輻射精度56-57
• 5.4 圖像質(zhì)量評價系統(tǒng)實現(xiàn)57-58
• 5.5 圖像評價實驗58-59
• 5.6 本章小結59-60
• 第6章 總結與展望60-62
• 6.1 總結60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-67
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果67-68
• 致謝68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉明,修吉宏,劉鋼,翟林培;國外航空偵察相機的發(fā)展[J];電光與控制;2004年01期

2 樊超;易紅偉;;TDICCD相機動態(tài)成像過程的像質(zhì)分析[J];電光與控制;2007年02期

3 錢義先;程曉薇;高曉東;梁偉;李曉燕;;振動對航空CCD相機成像質(zhì)量影響分析[J];電光與控制;2008年11期

4 李曉靜;于秋水;潘彤;;航空相機檢測系統(tǒng)可靠性研究[J];電腦知識與技術;2010年11期

5 田淑杭,姜麗娟;一種參數(shù)自整定模糊PID控制器的研究[J];電氣傳動自動化;2003年06期

6 路文;高新波;王體勝;;一種基于小波分析的部分參考型圖像質(zhì)量評價方法[J];電子與信息學報;2009年02期

7 蔣剛毅;黃大江;王旭;郁梅;;圖像質(zhì)量評價方法研究進展[J];電子與信息學報;2010年01期

8 張德新;馬廣富;曲國志;;某型航偵CCD相機姿態(tài)擾動像移計算[J];光電工程;2010年03期

9 張洪文;劉明;劉國嵩;李延偉;丁亞林;;焦面簾幕式快門對畫幅式航空遙感器成像畸變的影響[J];光機電信息;2010年09期

10 許永森;田海英;惠守文;董斌;丁亞林;;國外傳輸型航空相機的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];光機電信息;2010年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 寧永慧;星上高分辨率TDICCD相機圖像實時預處理研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

2 鄭麗娜;航空相機高精度速高比測量技術的研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

本文編號：794439