本文關鍵詞：基于R-C系統(tǒng)的長焦距航空相機實時相位檢焦技術研究

  更多相關文章： 航空相機 R-C光學系統(tǒng) 自動檢焦 相位檢焦 光電自準直

【摘要】：隨著航空成像技術的不斷發(fā)展和人們對高質量航空圖像的需求,研制高地面分辨率的航空相機成為當前的迫切需求。但由于相機從地面到空中的環(huán)境變化,相機的溫度、氣壓等會發(fā)生變化,相機的焦面會發(fā)生移動,成像質量會受到影響。長焦距航空相機由于光學系統(tǒng)的尺寸較大,因此受到的影響更嚴重。因此,采取合適的檢焦技術保證相機的對焦準確,從而確保相機成像質量,是航空相機、尤其是長焦距航空相機研制的關鍵技術之一。國內外航空相機主要采用的檢焦方法有地面標定法、光電自準直檢焦方法、圖像檢焦方法等。論文在詳細分析各種檢焦方法的優(yōu)缺點的基礎之上,以某型基于R-C系統(tǒng)的長焦距航空相機為研究對象,依據(jù)其結構特點和所處的外界環(huán)境,提出了一種基于R-C系統(tǒng)的長焦距航空相機的實時相位檢焦技術,并對相關理論進行了深入研究。論文闡述了航空相機的結構以及原理,分析了相機離焦的原因及離焦對傳遞函數(shù)的影響。針對航空相機的環(huán)境特點,提出了“子孔徑”的自準直檢焦方法,解決了航空環(huán)境對自準直檢焦光路的干擾的問題。對傳統(tǒng)的基于光柵的光電自準直檢焦方法進行了誤差分析,說明其不適合航空相機的長時間成像。結合地面標定方法、自準直檢焦方法以及圖像檢焦方法的優(yōu)點,論文提出了一種基于圖像的實時相位檢焦系統(tǒng),解決了相機拍照過程中不能實時檢焦的問題。詳細介紹了該檢焦方法的光學原理、結構組成、以及工作過程。論文說明了噪聲的來源以及對圖像質量的影響,分析了噪聲對檢焦的影響,講述了航空圖像的噪聲濾波方法。通過對中值濾波算法的特性的分析,根據(jù)圖像邊緣點和噪聲點的不同特性,提出了一種改進的中值濾波方法。通過實際圖像的驗證,該方法具有較好的去燥效果以及較短的處理時間。調焦評價函數(shù)具有重要作用。論文介紹了常用的調焦評價函數(shù),分別選取兩組有代表性的航拍圖像進行了各調焦評價函數(shù)的計算和驗證。根據(jù)分析提出了改進的8鄰域拉普拉斯算法,驗證了算法的快速性以及評價函數(shù)曲線的高靈敏度。論文分析了運動模糊對圖像質量的影響,并說明了運動模糊對檢焦的影響。論文從調焦窗口選擇的必要性入手,進行了調焦窗口模型的理論分析和航空攝影景深的分析。介紹了中心區(qū)域法和非均勻提取法,并在對航空圖像特性分析的基礎上,提出了適合航空圖像的黃金分割區(qū)域法,該方法可以減少72%的計算量,并通過試驗驗證了該方法的可行性和有效性。根據(jù)相位檢焦技術的特點,結合遍歷搜索法和變步長爬山法,提出了一套完整的綜合調焦搜索算法,保證了檢焦搜索策略的可靠性、快速性和檢焦精度。實驗結果證明,相位檢焦技術中的實時圖像檢焦方法的平均檢焦精度達到±0.015mm,滿足半焦深的精度要求。采用熱光學試驗獲得了航空相機在低溫低壓環(huán)境下的成像圖像和相關數(shù)據(jù),驗證了相位檢焦方法中自準直檢焦方法的正確性,檢焦精度達到±0.013mm,用時僅為26s,比基于光柵的自準直檢焦方法提高1倍精度,用時縮短至原來的1/3時間。實驗結果表明,實時相位檢焦技術能有效補償離焦的影響。
【關鍵詞】：航空相機 R-C光學系統(tǒng) 自動檢焦 相位檢焦 光電自準直
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V245.6;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 航空相機的發(fā)展現(xiàn)狀14-18
• 1.3 航空相機檢焦技術18-24
• 1.4 檢焦指標的計算方法24-25
• 1.5 研究內容及章節(jié)安排25-27
• 第2章 航空相機實時相位檢焦技術27-55
• 2.1 航空相機結構及原理27-32
• 2.2 航空相機離焦的原因32-37
• 2.3 離焦對傳遞函數(shù)的影響37-40
• 2.4“子孔徑”的光電自準直檢焦方法40-41
• 2.5 現(xiàn)有光電自準直檢焦方法的誤差分析41-42
• 2.6 檢焦技術的需求分析42-43
• 2.7 實時相位檢焦技術43-53
• 2.8 實時相位檢焦技術的特點53-54
• 2.9 本章小結54-55
• 第3章 圖像預處理算法55-65
• 3.1 噪聲對圖像質量的影響55
• 3.2 噪聲對檢焦的影響55-58
• 3.3 航空圖像噪聲濾波方法58-64
• 3.4 本章小結64-65
• 第4章 航空圖像調焦評價函數(shù)及運動模糊對檢焦的影響65-85
• 4.1 離焦模糊的理論分析65-68
• 4.2 調焦評價函數(shù)68-70
• 4.3 灰度變化函數(shù)70
• 4.4 圖像信息熵函數(shù)70-72
• 4.5 梯度函數(shù)72-76
• 4.6 頻域類函數(shù)76-80
• 4.7 一種改進的8鄰域拉普拉斯方法80-82
• 4.8 運動模糊對圖像質量的影響82-83
• 4.9 運動模糊對檢焦的影響83-84
• 4.10 本章小結84-85
• 第5章 航空圖像調焦窗口選擇及搜索算法分析85-105
• 5.1 調焦窗口選擇的理論分析86-89
• 5.2 調焦窗口選擇方法89-91
• 5.3 選用的黃金分割區(qū)域法91-94
• 5.4 調焦搜索算法94-97
• 5.5 基于遍歷搜索法和變步長爬山法的搜索方法97-103
• 5.6 本章小結103-105
• 第6章 相位檢焦技術實驗及分析105-119
• 6.1 圖像檢焦技術驗證105-110
• 6.2 自準直檢焦技術驗證110-116
• 6.3 本章小結116-119
• 第7章 結論與展望119-123
• 7.1 學位論文完成的主要研究工作119-120
• 7.2 學位論文的創(chuàng)新點120-121
• 7.3 展望121-123
• 參考文獻123-130
• 在學期間學術成果情況130-131
• 指導教師與作者簡介131-132
• 致謝132

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 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

2 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

3 趙鵬;振動對航空相機成像質量影響的分析[J];激光與紅外;2001年04期

4 李開端,李英杰,趙育良,張青臣;基于多尺度分析的航空相機自動調焦系統(tǒng)研究[J];航空計測技術;2001年06期

5 趙育良,李開端,張青臣;利用線陣CCD實現(xiàn)航空相機鏡頭焦距的自動測量[J];航空計測技術;2002年01期

6 蔣定定,李開端,王尚強;某型航空相機的可靠性檢測研究[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗;2004年05期

7 丁亞林;;《航空相機技術》專題文章導讀[J];光學精密工程;2007年11期

8 姜偉;申德新;馬寧;王立波;;航空相機光學系統(tǒng)的耐蝕性消光涂裝方法[J];電鍍與涂飾;2008年11期

9 史磊;金光;田海英;陳志超;;航空相機的自準直自動檢焦方法研究[J];光學精密工程;2008年12期

10 耿文豹;翟林培;丁亞林;趙秀影;;航空相機的像面旋轉特性分析[J];紅外與激光工程;2008年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 姬琪;;航空相機用動態(tài)目標發(fā)生器穩(wěn)速精度測量不確定度分析[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

2 韓冰;何煦;陳琦;張曉輝;;航空相機動態(tài)照相分辨率測試設備的研究[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

3 方俊永;劉學;鄭蘭芬;童慶禧;;多模態(tài)航空數(shù)字相機系統(tǒng)研制和試驗[A];第十五屆全國遙感技術學術交流會論文摘要集[C];2005年

4 劉建東;趙育良;;海軍航空偵察裝備檢測維護探析[A];航空裝備保障技術及發(fā)展——航空裝備保障技術專題研討會論文集[C];2006年

5 周興義;韓冰;何煦;;動態(tài)分辨率模擬檢測裝置的研制[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 本報特約撰稿 王庚旭;運八巡邏機:航拍萬里海疆[N];中國國防報;2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 樊越;航空相機光機熱分析與熱控技術研究[D];中國科學院研究生院（光電技術研究所）;2013年

2 孟繁浩;基于圖像處理的自動檢焦技術在航空相機中的應用研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2016年

3 陳志超;基于R-C系統(tǒng)的長焦距航空相機實時相位檢焦技術研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2016年

4 張雪菲;狀態(tài)觀測器在航空相機俯角控制系統(tǒng)中的應用研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2012年

5 付金寶;干擾觀測器和先進控制在航空相機位角系統(tǒng)中的應用研究[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

6 汪旋;基于圖像處理的航空相機自準直檢調焦技術研究[D];中國科學院研究生院（光電技術研究所）;2014年

7 楊守旺;基于音圈電機驅動的航空相機像面掃描系統(tǒng)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）;2011年

8 白雪梅;全景航空相機動態(tài)分辨率檢測系統(tǒng)關鍵技術研究[D];長春理工大學;2009年

9 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

10 段潔;中高空面陣CCD航空相機操縱系統(tǒng)關鍵技術研究[D];長春理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王康;基于故障樹分析法的航空相機故障診斷技術研究[D];長春理工大學;2008年

2 李玉瑤;航空相機物鏡的設計研究[D];長春理工大學;2010年

3 范新明;輕型寬視場航空相機穩(wěn)定與掃描控制技術研究[D];中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所);2015年

4 崔琳;航空相機操縱器圖像處理技術研究[D];長春理工大學;2010年

5 付饒;航空相機地面景物模擬系統(tǒng)研究[D];長春理工大學;2010年

6 夏啟明;航空相機動態(tài)分辨率檢測系統(tǒng)研究[D];長春理工大學;2010年

7 張榮;基于小波網(wǎng)絡的航空相機電源系統(tǒng)測試與通信技術[D];長春理工大學;2011年

8 吳迪;寬光譜大視場航空相機無限遠目標模擬系統(tǒng)設計[D];長春理工大學;2012年

9 歐淇源;航空相機性能檢測裝置地面場景模擬系統(tǒng)設計[D];吉林大學;2015年

10 李明;全景航空相機多無限遠目標模擬裝置測試技術研究[D];長春理工大學;2010年

，

本文編號：967493