一种基于图像处理的自准直检焦技术研究

发布时间：2021-07-21 12:52

　　航空相机作为航空遥感领域的主要载荷之一,其具有分辨率高、实时性强等特性,被广泛应用于资源勘探、地形测绘、城市建设等领域。航空环境复杂多变,相机在成像过程中受环境温度、压力和成像距离变化等因素的影响,探测器感光面偏离像方焦面位置,造成成像清晰度下降。随着现代成像技术的发展,航空相机的焦距逐渐变长,探测器像元尺寸逐渐减小,相机对环境的变化也越来越敏感。因此,研究航空环境变化对相机成像质量的影响,提出高精度快速的自动检焦方法是航空遥感领域的一个重要研究课题。本文分析讨论了航空相机自动检焦技术的理论基础和发展现状,系统研究了不同检焦评价函数,及靶标形状、尺寸参数对检焦精度的影响。为了提高自动检焦系统的精度和快速性,提出一种改进的平方梯度函数算子,并通过优化得到圆心角θ=5的辐射状靶标。最后通过自动检焦实验,验证了本文检焦方法的有效性。本文主要研究内容总结如下:首先介绍了航空相机自动检焦技术的研究背景和意义,归纳了自动检焦方法的研究现状。从几何与波动光学两方面研究了航空相机的离焦原理,分析了航空相机的离焦因素。总结了程序控制、光电自准直、图像处理三种检焦方法的性能特点,并提出了一种基于图像处理的... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 自动检焦技术研究现状
        1.2.1 国外的发展现状
        1.2.2 国内的发展现状
    1.3 主要研究内容及章节安排
第2章 航空相机离焦原理及检焦方法
    2.1 航空相机的离焦原理
        2.1.1 几何光学模型
        2.1.2 波动光学模型
    2.2 离焦影响因素分析
        2.2.1 大气压力变化
        2.2.2 成像距离变化
        2.2.3 温度变化
    2.3 自动检调焦方法分析
        2.3.1 程序控制法
        2.3.2 光电自准直法
        2.3.3 图像处理法
    2.4 本文航空相机自动检焦方法
    2.5 本章小结
第3章 图像清晰度评价函数分析
    3.1 引言
    3.2 清晰度评价函数算子检焦特点及评价准则
    3.3 常用清晰度评价函数算子
        3.3.1 基于空间域的评价算法
        3.3.2 基于频率域的评价算法
        3.3.3 基于信息学的评价算法
        3.3.4 基于统计学评价算法
    3.4 评价函数性能比较
    3.5 基于Sq-Grad检焦函数算子的改进
    3.6 本章小结
第4章 靶标参数优化
    4.1 引言
    4.2 对光学系统离焦敏感的空间频率
    4.3 靶标的设计
        4.3.1 光栅靶标
        4.3.2 辐射状靶标
    4.4 靶标性能分析
    4.5 检焦窗口
    4.6 本章小结
第5章 检焦系统实验验证
    5.1 引言
    5.2 实验平台
    5.3 清晰度评价函数性能验证
    5.4 本文检焦系统的实验结果
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 论文主要创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于红外图像的自动调焦技术[J]. 王建瑞.  光电技术应用. 2018(03)
[2]基于模糊函数的聚焦扫描计算成像模型[J]. 高姗,邱钧,刘畅.  激光与光电子学进展. 2018(07)
[3]空间相机温度-离焦特性分析与试验[J]. 孔林,杨林.  光学精密工程. 2017(07)
[4]航空红外相机自动调焦设计[J]. 杨艳艳,亓洪兴,马艳华,刘敏,潘李兵.  激光与红外. 2016(06)
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[6]离焦模糊图像清晰度评价函数的分析与改进[J]. 洪裕珍,任国强,孙健.  光学精密工程. 2014(12)
[7]航空成像系统检调焦技术分析与展望[J]. 黄厚田,王德江,沈宏海,高玉军.  中国光学. 2014(04)
[8]基于辐射状靶标的MTF评估算法及精度分析研究[J]. 张静,李传荣,李晓辉,李子扬.  遥感技术与应用. 2014(03)
[9]一种梯度阈值自动调焦算法[J]. 莫春红,刘波,丁璐,陈二瑞,郭高.  红外与激光工程. 2014(01)
[10]大型经纬仪主系统热分析[J]. 伞晓刚,乔彦峰,王晶,何锋赟,王莹.  硅谷. 2013(17)

博士论文
[1]光电经纬仪快速被动调焦技术研究[D]. 殷延鹤.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
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[3]基于R-C系统的长焦距航空相机实时相位检焦技术研究[D]. 陈志超.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
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[6]基于图像处理技术的自动调焦方法研究[D]. 路朋罗.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
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[8]数字图像自动聚焦技术研究及系统实现[D]. 陈国金.西安电子科技大学 2007
[9]数字自动对焦技术的理论及实现方法研究[D]. 李奇.浙江大学 2004

硕士论文
[1]基于图像处理的自动调焦算法研究[D]. 杨贤伦.安徽大学 2018
[2]显微视觉测量系统的自动对焦技术研究[D]. 项魁.广东工业大学 2018
[3]基于图像处理的交通摄像头自动调焦方法研究[D]. 张命令.重庆理工大学 2018
[4]基于图像处理的航空红外相机自动调焦技术研究[D]. 杨艳艳.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[5]空间离焦模糊图像恢复处理技术研究[D]. 张阳.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[6]基于图像处理的自动调焦技术[D]. 张晶.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[7]基于图像配准的空间相机自动对焦[D]. 孟希羲.浙江大学 2012
[8]一种数字式自动调焦方法的研究[D]. 陈宏.浙江大学 2007
[9]空间相机调焦技术的研究[D]. 张洪文.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003



本文编号：3295056