本文關(guān)鍵詞：基于圖像處理的自動檢焦技術(shù)在航空相機中的應(yīng)用研究

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【摘要】：實時精確的自動檢調(diào)焦技術(shù)是保證航空相機清晰成像的關(guān)鍵技術(shù)。由于航空環(huán)境復(fù)雜多變,長焦距航空相機在成像過程中受到溫度、大氣壓力、成像距離變化等因素的影響,導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生離焦,成像分辨率降低,需要在航空相機中設(shè)置自動檢調(diào)焦系統(tǒng),對航空相機進行實時檢調(diào)焦。目前航空相機采用的基于自準直的檢調(diào)焦方法無法滿足現(xiàn)代航空相機快速檢調(diào)焦的要求,基于圖像處理的自動檢調(diào)焦技術(shù)在航空相機中的應(yīng)用研究受到越來越多的重視,本文基于這種應(yīng)用需求,針對基于圖像處理的自動檢焦技術(shù)應(yīng)用于航空相機中遇到的圖像評價函數(shù)選擇、圖像信噪比低、圖像像移、提高檢焦精度等問題展開研究。在對基于圖像處理的自動檢焦評價函數(shù)算子進行了深入分析的基礎(chǔ)上,建立了一種通用的評價函數(shù)模型,并對目前存在的多種評價函數(shù)算子進行比較,對基于小波變換的評價函數(shù)算子進行了改進,作為航空相機的自動檢焦評價函數(shù)算子。該算子對圖像中的噪聲有較好的抑制作用,并且檢焦靈敏度高,適合于航空相機的自動檢焦應(yīng)用。提出了一種定量分析圖像信噪比與航空相機自動檢焦精度關(guān)系的方法,并給出了信噪比與檢焦精度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)關(guān)系表達式。以評價函數(shù)的方差和檢焦不確定函數(shù)(AUM)作為衡量檢焦精度的標準,通過計算圖像評價函數(shù)的方差和AUM值,得出系統(tǒng)檢焦精度和圖像信噪比的關(guān)系曲線。利用改進的小波變換的評價函數(shù)作為檢焦算子,當圖像的信噪比由29dB升高到62d B時,AUM由0.1428mm降低到0.0391mm,系統(tǒng)自動檢焦的準確性升高了大約30%。分析了像移對評價函數(shù)的影響,圖像的像移量越大,檢焦評價函數(shù)曲線的峰值下降越顯著,系統(tǒng)檢焦精度越低;提出在檢焦范圍內(nèi)探測器快速移動連續(xù)成像,降低圖像中的像移量;同時,提出對根據(jù)圖像直接計算的評價函數(shù)進行二次函數(shù)擬合,減弱像移對自動檢焦精度的影響,通過擬合曲線的極大值點得出最佳對焦位置;當圖像中像移量小于3個像元時,利用上述方法使得自動檢焦精度提高了大約40%,滿足航空相機自動檢焦精度要求。提出利用圖像分區(qū)域自動檢焦的方法提高航空相機自動檢焦的速度和檢焦精度。圖像分區(qū)域自動檢焦方法通過采用并行計算和剔除無用子區(qū)域的方法,在保證系統(tǒng)檢焦精度的同時,有效地提高了航空相機自動檢焦的速度,實現(xiàn)了航空相機的實時性自動檢焦。以上研究工作所取得的成果使得基于圖像的自動調(diào)焦方法在航空相機中的應(yīng)用向前邁進了一大步。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;V245.6

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