航空相机性能检测装置地面场景模拟系统设计

发布时间：2017-09-04 23:20

  本文关键词：航空相机性能检测装置地面场景模拟系统设计

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【摘要】：随着航拍技术在农牧、气象、侦查等领域不断深入的应用，更高性能的航空相机在不断地更新研制。在航空相机研制过程中，对其各项性能指标的测试关系到航空相机质量的高低。因此，航空相机相应的性能检测设备也需要不断地更新，以便能够准确地对航空相机性能参数进行测试提取，为相机的研制提供依据。本文就是根据此背景对航空相机性能检测装置相关的部件进行设计、实现和测试。 航空相机性能检测装置主要包括主控平台、动态目标发生装置、平行光管、飞行姿态模拟装置、高温高速气流环境模拟装置。本文着重研究航空相机性能检测装置设计中的主控平台、动态目标发生装置和航空相机图像评价算法。 主控平台通过各个子装置反馈的数据对各个部件进行协调控制，同时要在平台上进行软件编程，实现良好的人机界面，并且能够进行相关的测试数据处理、参数计算和相机成像性能分析。动态目标发生装置主要配合平行光管模拟飞机飞行时的地面环境，其主要实现功能是通过带动目标胶片按照主控平台所给的速度参数运动，同时调节光源亮度模拟地面环境亮度；本文在速度测控系统的设计中使用PID（比例（Proportion）、积分（Integration）、微分（Differentiation））控制算法控制胶片转动速度达到需要的控制精度。航空相机在拍摄图像时由于成像系统质量会在拍摄、传输处理等过程出现问题而会影响图像质量，这关系到使用者获得的信息多少；因此需要创建一个良好的图像质量评价系统对航空相机成像性能评价；为解决此问题，本文拟采用合适的图像评价算法配合测试设备来判断航空相机成像性能的高低。本文的主要研究内容具体安排如下： 第一，研究了航空相机性能检测装置的结构，阐述了航空相机性能检测装置的工作原理，阐述了其中飞行姿态模拟平台、高温高速气流环境模拟装置、平行光管的工作原理。 第二，本文以PXI高性能计算机为基础，编写了一套完整的航空相机性能检测综合控制系统软件。软件基于虚拟仪器的理念开发，采用LabVIEW编程语言，，编制了良好的人机交互界面，完成了对各个子装置的控制和数据的采集、传输、处理和保存等一系列功能。 第三，本文研究了动态目标发生装置的机械结构，阐述了模拟飞行环境参数的计算及电机参数计算，同时设计了电控系统方案。动态目标发生装置在配合平行光管模拟飞行速度时，是使用电机控制场景胶片做运动达到目的的，基于电控系统特点，利用适合动态目标发生装置机械结构的PID控制方法，能够使控制的运动速度达到精度要求。 第四，为了对航空相机成像性能进行评价，本文研究了图像评价算法在此方面的应用。通过提取待评价航空相机的动静态分辨率，并对拍摄得到的图像进行清晰度、信噪比、峰值信噪比、辐射精度的计算，通过获得的各个性能参数就可以客观地判断相机的成像性能从而为航空相机的研制提供依据。 综上所述，本文研究了航空相机性能检测装置的工作原理，对整个系统设计中的主控平台、动态目标发生装置、图像评价方法进行了设计，采用LabVIEW及Matlab混合编程技术开发了一套航空相机性能检测装置地面场景模拟系统，系统能够整合各个装置对航空相机性能做出评价，具有一定的实用性。
【关键词】：航空相机 检测技术 虚拟仪器 景物模拟 PID 图像评价
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V245.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 论文研究背景及意义12-13
• 1.2 航空相机性能检测装置研究发展现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 航空相机性能检测装置综述16-22
• 2.1 航空相机性能检测装置结构16-17
• 2.2 LabVIEW 与 Matlab 软件简介17
• 2.3 飞行姿态模拟平台17-19
• 2.4 高温高速气流环境模拟装置19
• 2.5 平行光管19-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 基于虚拟仪器的主控平台设计22-30
• 3.1 虚拟仪器技术介绍22-23
• 3.2 主控平台设计23-24
• 3.3 软件设计24-29
• 3.3.1 主程序设计25-27
• 3.3.2 串口通信模块设计27-28
• 3.3.3 相机通信模块设计28
• 3.3.4 离线分析模块28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 动态目标发生装置设计30-48
• 4.1 动态目标发生装置机械结构30-32
• 4.2 电控系统及参数计算32-36
• 4.2.1 电控系统设计方案32-33
• 4.2.2 运动速度计算33-35
• 4.2.3 选型电机指标计算35-36
• 4.3 基于 PID 算法的胶片运动速度控制36-42
• 4.3.1 PID 控制原理36-38
• 4.3.2 PID 算法参数整定38-40
• 4.3.3 PID 算法在胶片速度控制的实现40-42
• 4.4 动态目标发生装置搭建42-44
• 4.5 速度控制实验44-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 航空相机成像性能评价48-60
• 5.1 图像评价算法综述48-49
• 5.2 航空相机成像性能评价指标49-50
• 5.3 图像质量评价指标计算50-57
• 5.3.1 分辨率检测50-51
• 5.3.2 图像清晰度51-53
• 5.3.3 信噪比计算53-54
• 5.3.4 峰值信噪比54-56
• 5.3.5 辐射精度56-57
• 5.4 图像质量评价系统实现57-58
• 5.5 图像评价实验58-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-67
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 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

2 樊超;易红伟;;TDICCD相机动态成像过程的像质分析[J];电光与控制;2007年02期

3 钱义先;程晓薇;高晓东;梁伟;李晓燕;;振动对航空CCD相机成像质量影响分析[J];电光与控制;2008年11期

4 李晓静;于秋水;潘彤;;航空相机检测系统可靠性研究[J];电脑知识与技术;2010年11期

5 田淑杭,姜丽娟;一种参数自整定模糊PID控制器的研究[J];电气传动自动化;2003年06期

6 路文;高新波;王体胜;;一种基于小波分析的部分参考型图像质量评价方法[J];电子与信息学报;2009年02期

7 蒋刚毅;黄大江;王旭;郁梅;;图像质量评价方法研究进展[J];电子与信息学报;2010年01期

8 张德新;马广富;曲国志;;某型航侦CCD相机姿态扰动像移计算[J];光电工程;2010年03期

9 张洪文;刘明;刘国嵩;李延伟;丁亚林;;焦面帘幕式快门对画幅式航空遥感器成像畸变的影响[J];光机电信息;2010年09期

10 许永森;田海英;惠守文;董斌;丁亚林;;国外传输型航空相机的发展现状与展望[J];光机电信息;2010年12期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宁永慧;星上高分辨率TDICCD相机图像实时预处理研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2013年

2 郑丽娜;航空相机高精度速高比测量技术的研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2013年

本文编号：794439