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基于面阵CCD的速高比计研究

作　者: 张玉欣
导　师: 葛文奇
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械电子工程
关键词: 速高比计 面阵CCD 滤波算法 阈值上随机共振 亚像元 B样条 互相关灰度投影算法
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 36次
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内容摘要


速高比计是测量航空遥感相机像面曝光时间内产生的像移速度的仪器,本文详细的讨论了基于面阵CCD的速高比计研究方案、实现原理、算法与仿真,解决了航空遥感过程中速高比计的实时性测量问题以及速高比计与航空遥感相机的像元分辨率匹配问题。文章首先阐述了CCD图像传感器以及航空遥感相机的发展概况,论述了目前速高比计的技术水平和发展现状,为解决航空遥感相机像移补偿问题而对速高比值进行实时、有效、准确测量的必要性和迫切性。通过分析速高比计的发展概况和发展趋势提出了本文研究的速高比计要解决的主要问题和关键技术。文章通过讨论CCD图像传感器的噪声来源和类型,分析了几种常用滤波方法以及各自的优缺点。在详细分析随机共振理论的内在机制、经典和非经典随机共振理论的基础上提出了基于阈值上随机共振的航空图像滤波方法,给出了算法思路、算法实现步骤、算法优化以及仿真实验。在阈值上随机共振的算法具体实现步骤中提出了一种黄金分割快速搜索算法寻找具有最大峰值信噪比的滤波图像,提高了基于阈值上随机共振的航空图像滤波算法。通过对不同图像滤波方法、不同噪声强度污染图像进行仿真实验得出结论:阈值上随机共振滤波具有更好的滤波效果,尤其是在强噪声环境下复原效果更佳,且抑制噪声的能力受噪声变化的影响小,具有更强的鲁棒性。针对速高比计和航空遥感相机使用的CCD分辨率不同带来的空间分辨率不匹配问题提出了一种基于亚像元的B样条插值法对速高比计中的低分辨率面阵CCD进行超分辨率提升,可满足高精度的航空遥感相机对空间分辨率以及精度的要求。通过仿真实验验证了B样条插值法对提高面阵CCD图像分辨率的有效性。提出了一种互相关灰度投影算法测量面阵CCD像面上的二维像移运动矢量并将像移转换为速高比值。对该算法的原理、步骤给出详细介绍,给出了具体的模拟实验得出该系统的测量精度约为2.6%,验证了算法的有效性和可行性。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第1章 绪论  11-29
  1.1 课题研究背景及意义  11-12
  1.2 航空遥感相机概述  12-23
  1.3 速高比计的技术现状及发展趋势  23-26
  1.4 本文研究的主要内容  26-27
  1.5 论文的结构安排  27
  1.6 本章小结  27-29
第2章 传统速高比计和基于面阵 CCD 的速高比计工作原理  29-37
  2.1 传统速高比计工作原理  29-34
  2.2 基于面阵CCD 的速高比计工作原理  34-36
  2.3 本章小结  36-37
第3章 CCD 输出信号滤波方法研究  37-57
  3.1 航空遥感CCD 相机技术指标  37-41
  3.2 CCD 滤波的提出  41
  3.3 CCD 的噪声和信噪比  41-46
  3.4 CCD 滤波方法分析  46-54
  3.5 本章小结  54-57
第4章 基于随机共振的面阵 CCD 滤波算法研究  57-85
  4.1 随机共振概述  58
  4.2 随机共振内在机制研究  58-61
  4.3 经典随机共振理论  61-66
  4.4 非经典随机共振理论  66-67
  4.5 图像滤波的数学模型  67
  4.6 基于随机共振的面阵CCD 滤波算法基本思想  67-77
  4.7 面阵CCD 图像滤波仿真实验  77-82
  4.8 本章小结  82-85
第5章 速高比计中面阵 CCD 相机的亚像元成像  85-99
  5.1 CCD 像元超分辨率成像技术  86-89
  5.2 亚像元的B 样条插值方法  89-97
  5.3 本章小结  97-99
第6章 基于互相关灰度投影算法的速高比值测量  99-115
  6.1 研究原则与方案选择  99-100
  6.2 相关法概述  100-103
  6.3 基于互相关灰度投影算法的图像位移矢量测量  103-109
  6.4 图像位移矢量与速高比值的转换  109
  6.5 速高比计与航空遥感相机像移速度转换  109-110
  6.6 实时性分析与实现  110-111
  6.7 模拟实验与测量精度  111-113
  6.8 本章小结  113-115
第7章 结论与展望  115-118
  7.1 工作总结  115-116
  7.2 创新性成果  116
  7.3 工作展望  116-118
参考文献  118-123
在学期间学术成果情况  123-124
指导教师及作者简介  124-125
致谢  125

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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