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《哈尔滨工业大学》 2010年
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面阵航侦CCD相机系统设计及其图像拼接技术研究

张德新  
【摘要】:航侦相机作为航空侦察的主要设备之一,历来都是各国空军研究、发展的重点。进入21世纪后,随着科学技术不断发展,新的武器装备和作战理论不断涌现,对航侦相机提出了许多新的技术要求。因此,根据现阶段航侦任务要求研制面阵航侦CCD相机,对提高我国航空侦察能力有着重要的意义。正是在这种背景下,本文依据某研究所与哈尔滨工业大学合作的面阵航侦CCD相机系统研制任务要求,从保证相机图像质量,提高相机视场要求出发,在利用单CCD扫描方案设计面阵航侦CCD相机系统的基础上,研究了此类航侦相机中的像移、图像重叠率波动以及图像拼接问题。主要研究内容包括以下几个方面: 首先,文中在分析比较现有航侦CCD相机设计方案优缺点的基础上,通过借鉴胶片式航侦相机研制经验,采用卧式扫描结构设计了一款面阵航侦CCD相机;并依据相机工作原理和中心投影变换理论,在定义合适的坐标系后,建立了相机理想成像模型,推导了相机成像参数与图像重叠率的关系表达式。相机视场角计算的结果表明,这种相机方案能够有效提高相机视场,可满足航侦任务大视场要求。 其次,针对影响这类航侦相机图像质量的像移因素,依据像移成因,利用相机成像模型,分别建立了前向像移和姿态扰动像移数学模型;并在量化分析像移与扰动量和成像倾角关系的基础上,分别采用电子式和光学式补偿方法设计了前向像移补偿系统,以及滚动和俯仰方向上的姿态扰动像移补偿系统。相机在某次飞行测试中获取的一组航测图像表明,上述像移补偿机构能够有效抑制航侦相机像移,保证图像质量满足相机系统设计要求。 接着,针对这类面阵航侦CCD相机图像重叠率受扰动因素影响的特点,以齐次坐标的形式建立了图像序列2D变换模型,研究了航向、航侧图像重叠率波动幅度与成像间隔和各扰动量之间的关系,并在综合考虑成像参数对像移和图像重叠率影响的基础上,给出了相机扫描角间隔、时间间隔和航道数,以及利用这些参数计算得到的图像重叠率波动幅度范围。航测中获取的相连3航道图像序列表明,相机图像序列之间都存在一定的重叠率,可满足图像拼接处理要求。 最后,针对这类航侦相机图像序列变换特性可近似为平移变换的特点,按图像拼接处理步骤,在利用双线性插值策略设计一种图像平滑算法的基础上,分别研究了基于目标边缘特征配准,以及基于模板匹配配准的图像拼接方法。其中,前者通过Canny算子和Hough变换提取图像中目标的直线边缘特征,并取此边缘特征的交点为图像配准点,完成图像拼接处理。实验结果表明,当图像序列重叠区域中存在符合条件的目标时,该拼接方法具有配准精度高、拼接效果好的优点。为了弥补这种拼接方法在航侦图像中存在通用性不足的问题,文中又以归一化相关系数为模板匹配测度,提出了一种基于仿射变换的模板匹配图像拼接方法。虽然该方法具有通用性好,算法简单和重复性误差低的优点,但是其数据处理量相对较大,配准精度与匹配参考模板选择有关。为了剔除模板匹配拼接过程中的误匹配情形,提高此类图像拼接方法的处理速度,文中通过引入Sobel算子选择匹配参考模板,还提出了一种基于Sobel算子和仿射变换的模板匹配图像拼接方法。实验结果表明,改进后的模板匹配图像拼接方法,可同时具备通用性好和处理速度快的优点。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林宗坚,宣文玲,孙杰,王东;由小面阵CCD组合构成宽角航空相机[J];测绘科学;2005年01期
2 李学友;IMU/DGPS辅助航空摄影测量综述[J];测绘科学;2005年05期
3 张建霞;王留召;王宝山;;小型数码航空摄影测量应用初探[J];测绘科学;2006年06期
4 张祖勋;数字摄影测量的发展与展望[J];地理信息世界;2004年03期
5 刘明,修吉宏,刘钢,翟林培;国外航空侦察相机的发展[J];电光与控制;2004年01期
6 程晓薇;车英;薛常喜;;CCD数字航空相机高分辨力成像关键技术与发展[J];电光与控制;2009年04期
7 黄静;王岱;高晓东;杨世洪;;大面阵数字航测相机像移补偿的实现[J];光电工程;2006年05期
8 黄英东;李杰;范宁军;;微小型飞行器航空图像拼接算法[J];光电工程;2008年09期
9 李朝辉,王肇勋,武克用;空间相机CCD焦平面的光学拼接[J];光学精密工程;2000年03期
10 张星祥;任建岳;;TDICCD焦平面的机械交错拼接[J];光学学报;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘明;基于图像复原的航空摄影前向像移检测及补偿技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吴宏圣;TDICCD全景航空相机像移补偿研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
2 代军普;大面阵彩色CCD数字航测相机数据处理软件工程化技术研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
2 赵峥;贾伟;;数字摄影量测在混凝土变形试验中的应用[J];四川建筑科学研究;2011年01期
3 韩强;;基于广义Hough变换的手写文档整词定位[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年05期
4 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
5 陈弋兰;王鸣;孙书诚;;朴素贝叶斯分类器的误差估计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
6 张红涛;胡玉霞;张恒源;顾波;;储粮害虫图像识别中的特征压缩研究[J];安徽农业科学;2008年27期
7 张昭;何东健;;基于计算机视觉的竹块颜色分类方法研究[J];安徽农业科学;2010年26期
8 程刚;郑小华;阳锋;徐祖舰;;三维全景视觉技术在农业机器人中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
9 田璐洋;李春友;孟平;张劲松;;枣树坐标参数的数字近景摄影测量及数据分析[J];安徽农业科学;2011年12期
10 陈义伟;李春友;张劲松;孟平;王会顶;;基于多基线近景摄影测量系统的树木形态结构测定技术的研究[J];安徽农业科学;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 周凯;范瑞霞;李位星;;一种基于SIFT的MeanShift-粒子滤波融合跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
8 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
9 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
10 田文;多视图图像的快速三维场景重建[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
4 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
7 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
8 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
9 王晶;数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
10 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李道京,张春荣,李建玲,俞卞章;小型近程合成孔径雷达的研制与成像处理[J];兵工学报;2003年01期
2 毋立芳,李春林,刘桤;二值运动模糊图象参数提取[J];北京工业大学学报;1996年04期
3 林强,李宏东,顾伟康;一种新颖实用的基于视觉导航的三维重建算法[J];传感技术学报;2003年04期
4 张祖勋;航空数码相机及其有关问题[J];测绘工程;2004年04期
5 冯文灏;近景摄影测量的基本技术提要[J];测绘科学;2000年04期
6 冯文灏;关于近景摄影机检校的几个问题[J];测绘通报;2000年10期
7 叶金山,朱宝章,焦维东;大比例尺航空摄影影像位移量的控制[J];测绘通报;2001年04期
8 冯文灏;数码相机实施摄像测量的几个问题[J];测绘信息与工程;2002年03期
9 刘明,修吉宏,刘钢,翟林培;国外航空侦察相机的发展[J];电光与控制;2004年01期
10 刘明,匡海鹏,吴宏圣,刘钢,修吉宏,翟林培;像移补偿技术综述[J];电光与控制;2004年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘艳春;利用传播波方程作运动模糊图像质量恢复的客观评价[D];暨南大学;2002年
2 徐鲁安;图象质量评价方法的研究与实现[D];浙江大学;2003年
3 叶朝阳;大视场图像拼接:原理和应用[D];浙江大学;2004年
4 郭春华;基于小波变换的医学图像融合研究[D];西安理工大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹红杏;柳稼航;阮萍;;基于角点变换矩阵的图像拼接[J];科学技术与工程;2008年16期
2 周天舒,佟林,刘成群;CCD传感技术在灯芯绒织物绒毛保持性能检测上的应用[J];测控技术;1999年10期
3 万振凯,范玉强;面阵CCD在医学X光片分析中的应用与研究[J];山东电子;1999年01期
4 王贵甫,陈桂林,陈雨良;线阵CCD光积分时间的外部信号新型控制技术及其应用[J];半导体技术;2000年06期
5 车双良,汶德胜;亚象元动态成象系统空间分辨率研究[J];光子学报;2001年11期
6 李郁;关于数码相机图像传感器的工作原理[J];高等函授学报(自然科学版);2002年05期
7 由晓龙,全厚德;一种基于MATLAB的摄象机标定方法的实现[J];微计算机信息;2004年02期
8 黎红伟;;关于机器视觉镜头[J];可编程控制器与工厂自动化;2005年02期
9 谷东兵;CCD驱动信号的几种产生方法[J];传感器技术;1992年06期
10 陈严;一种CCD视频数据采集系统设计[J];今日电子;1996年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范纪红;袁良;侯西旗;秦艳;;近红外CCD相机性能参数测试技术研究[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
2 贾福娟;吴雁林;黄颖;曹东晶;;环境减灾卫星A、B星CCD相机的技术特点及应用前景[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
3 严博;刘缠牢;;基于CCD的激光粒度仪设计技术研究[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
4 张镜洋;陈卫东;常海萍;康国华;;星载微型凝视式可见光CCD相机[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 张震;程湘爱;江天;邱冬冬;姜宗福;;重频脉冲激光辐照面阵CCD相机的主光斑丢失现象及其原因[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
6 韩冰;马洪涛;何煦;张晓辉;;CCD相机静态传递函数检测技术研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
7 王杨;邵晓鹏;许宏涛;;CCD芯片量子效率的测量装置及其测量方法[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
8 崔苇苇;陈勇;徐玉朋;李炜;韩大炜;王于仨;王娟;霍嘉;杨彦佶;刘晓艳;李承奎;陈田祥;胡渭;李茂顺;陆波;张艺;朱玥;李证伟;;CCD47-10探测器读出系统[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
9 隋龙;赵建;毕国玲;;变参数CCD相机自动曝光调节算法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
10 鲍书龙;;星载高速大面阵CCD相机的CCD信号实时自适应校正与图像实时合成处理技术[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 高晓蓉 苏武;单反遇十年来最强抵抗[N];电脑报;2010年
2 记者 孟黎;叶又新:与“徕卡”结缘[N];金融时报;2010年
3 唐昀;不愿“随波逐流”玩的就是“复古”[N];经济参考报;2011年
4 本报记者 洪姝翌 朱梦笛;装备向“专业”“高端”进军[N];江苏经济报;2011年
5 本报记者 马海瑞;抓住关键瞬间 成就影像经典[N];政府采购信息报;2011年
6 刘旭阳;相机代替人眼品鉴艺术是好是坏?[N];中国摄影报;2011年
7 记者 任震宇;柯达、富士各有一款相机存在瑕疵[N];中国消费者报;2010年
8 南京 梁莉;大牌争战微单的背后[N];电脑报;2011年
9 特约作者 胡成全 张文清;影像追新[N];电脑报;2010年
10 记者 杨菁 见习记者 蔡木子 通讯员 成劲;多款尼康相机提价[N];长江日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张德新;面阵航侦CCD相机系统设计及其图像拼接技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 曾霖;图像拼接技术的研究、实现与应用[D];武汉大学;2012年
3 邵向鑫;数字图像拼接核心算法研究[D];吉林大学;2010年
4 余达;面阵CCD高速成像电路技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
5 宋宝森;全景图像拼接方法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 张宇;宽视场大面阵CCD相机图像采集与处理系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
7 张震;可见光CCD的激光致眩现象与机理研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 周颖慧;基于CCD图像传感原理的温度监测方法及应用研究[D];燕山大学;2010年
9 于奇;CCD高清图像处理模拟前端关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
10 何伟基;电子倍增CCD的倍增机制及其在光子计数成像的应用[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李志伟;图像拼接技术中若干问题的研究[D];大连理工大学;2005年
2 周惠娟;基于图像配准的图像拼接算法研究[D];河北大学;2010年
3 刘伟;全景拼接系统的设计与实现[D];北京印刷学院;2011年
4 荣文;基于SURF特征的显微镜图像拼接[D];山东大学;2010年
5 张晓明;基于CCD的小轴径零件全自动测量系统研究[D];西安理工大学;2010年
6 杜延峰;一种新型大面阵CCD航测相机等效中心投影影像生成技术研究[D];长安大学;2010年
7 黄晓江;高品质黑白CCD板型相机的研究与开发[D];江南大学;2011年
8 吕伟男;基于CCD的多路外同步摄像系统的研制[D];南京理工大学;2010年
9 于庆;基于SIFT算法的眼底图像拼接的研究与实现[D];重庆大学;2010年
10 王迅;基于鱼眼相机的立体图像校正和图像拼接[D];浙江大学;2011年
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