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单探测器共孔径多光谱成像系统设计

红外与激光工程 2015年第5期44卷 1638-1642页

作者：侯晴宇张树青哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001

为了解决多光谱成像系统的轻小型设计难点,采用单探测器多谱段成像方案进行了同时刻四谱段成像系统的光学系统设计。分光原理为,在物镜组前方设置四片楔形滤光棱镜,并在棱镜表面镀上透过不同谱段的透过薄膜;物体辐射经过棱镜后不同谱段... 详细信息

为了解决多光谱成像系统的轻小型设计难点,采用单探测器多谱段成像方案进行了同时刻四谱段成像系统的光学系统设计。分光原理为,在物镜组前方设置四片楔形滤光棱镜,并在棱镜表面镀上透过不同谱段的透过薄膜;物体辐射经过棱镜后不同谱段的辐射发生不同方向的偏折,即在焦平面的不同位置形成了分离的光谱像。设计过程中,采用渐晕的方法解决谱段间的重叠问题。设计得到的光学系统波段数为4,工作波长为8.20~8.60μm、9.40~9.80μm、10.60~11.20μm及11.20~12.20μm,焦距为55 mm,全孔径为80 mm,光学系统的弥散圆直径小于40μm,并分析了系统的像差特性。分析结果表明,该系统具有良好的成像质量,满足多谱段成像要求。

关键词：光学系统分光成像红外多光谱渐晕

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运动状态对卫星多谱段光学特性的影响分析

光学学报 2012年第10期32卷 21-28页

作者：王付刚张伟汪洪源侯晴宇哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001

综合考虑卫星的背景特性、材料特性、结构特性和轨道特性,研究了在轨运行卫星存在的自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动状态对卫星光学特性的影响。基于光辐射理论,结合探测器的性能参数,建立了自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动类... 详细信息

综合考虑卫星的背景特性、材料特性、结构特性和轨道特性,研究了在轨运行卫星存在的自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动状态对卫星光学特性的影响。基于光辐射理论,结合探测器的性能参数,建立了自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动类型卫星的多谱段光学特性计算的数学模型,并进行了实验验证。以海洋一号卫星和实践二号卫星为例,进行了运动状态对卫星多谱段光学特性影响的仿真分析。仿真结果表明,不同运动状态的卫星多谱段辐射特性存在较大的差异。分析结果可为卫星的探测和辨识提供一定的参考价值。

关键词：空间光学卫星光学特性多谱段运动状态

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红外云杂波下点目标检测算法性能评价

哈尔滨工程大学学报 2015年第4期36卷 577-580页

作者：巩晋南侯晴宇张伟哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001

针对目前红外云杂波下点目标检测性能评价方法存在的局限性,提出了一种新的评价方法。首先,对影响检测性能的各要素,建立了杂波量化模型、探测器噪声模型和目标能量量化及传递模型;结合检测器理论,构造了算法性能表征参数。然后,将量化... 详细信息

针对目前红外云杂波下点目标检测性能评价方法存在的局限性,提出了一种新的评价方法。首先,对影响检测性能的各要素,建立了杂波量化模型、探测器噪声模型和目标能量量化及传递模型;结合检测器理论,构造了算法性能表征参数。然后,将量化结果作为输入,利用基于遗传算法的BP神经网络建立量化结果与算法性能表征参数的数值关系。最后以Top-Hat算法和Butterworth滤波器为例,采用该方法评价并分析了其目标检测性能。实验表明,本方法误差在5×10-4以下,具有较高的评估精度。本方法将影响检测性能的耦合因素进行解耦合,通过该模型,不仅可以掌握算法性能变化规律,还能够为探测系统的总体设计和算法的选择提供依据,具有理论意义和工程应用价值。

关键词：点目标检测云杂波性能评价方法杂波度量量化模型 BP神经网络

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扫描非均匀性对点目标探测影响

红外与激光工程 2015年第11期44卷 3282-3287页

作者：巩晋南侯晴宇邓盼张伟哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150080 湖北航天技术研究院总体设计所湖北武汉430040

为了深入研究物方扫描机构与点目标探测性能的关系,定义了度量扫描机构运动特性的扫描非均匀性指标。根据扫描成像的物理过程,建立了线阵探测器扫描成像模型,并以目标信噪比为核心分析了TDI探测器下扫描非均匀性的影响。首先,根据物方... 详细信息

为了深入研究物方扫描机构与点目标探测性能的关系,定义了度量扫描机构运动特性的扫描非均匀性指标。根据扫描成像的物理过程,建立了线阵探测器扫描成像模型,并以目标信噪比为核心分析了TDI探测器下扫描非均匀性的影响。首先,根据物方扫描工作特点设置了与扫描机构工作方式相配合的探测器积分时序,并建立了扫描非均匀性度量参量;其次,在经典成像模型的基础上建立了符合积分时序和TDI工作原理的点目标成像模型,并结合探测器噪声模型和TDI工作原理推导了目标信噪比计算公式,通过该公式分析了不同光学系统、TDI级数及目标尺度条件下目标信噪比与扫描非均匀性的关系;最后,从保证能够目标检测性能的角度给出了在相对信噪比限制条件下扫描非均匀性上限。所建立的成像模型准确反映了扫描探测系统各部分特性,分析结果对探测系统的总体设计和指标分配具有指导意义。

关键词：点目标时间延迟积分器件扫描非均匀性扫描成像模型

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多尺度匹配的红外变分辨率弱小目标检测

红外与激光工程 2013年第11期42卷 2913-2918页

作者：赵晓张伟侯晴宇巩晋南哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001

针对云层背景下红外变分辨率小目标的成像特性,提出一种基于尺度空间理论的红外弱小目标检测方法。首先建立高斯小目标参数模型,以高斯核生成待检测图像的尺度空间,进而对尺度空间进行最佳尺度匹配,提取目标感兴趣区域(ROI)。然后构造RO... 详细信息

针对云层背景下红外变分辨率小目标的成像特性,提出一种基于尺度空间理论的红外弱小目标检测方法。首先建立高斯小目标参数模型,以高斯核生成待检测图像的尺度空间,进而对尺度空间进行最佳尺度匹配,提取目标感兴趣区域(ROI)。然后构造ROI尺度自适应对比度作为检测判据,剔除虚警,实现小目标最终检测。实验结果显示,算法不仅能够准确检测目标,且可以估计目标像尺寸,同时具有较高的检测概率和执行效率。可有效地实现对变分辨率弱小目标的检测。

关键词：弱小目标检测红外图像变分辨率尺度匹配

基于多属性融合的高分辨率遥感图像云检测方法

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光学技术 2014年第2期40卷 145-150页

作者：赵晓侯晴宇梁冰冰张伟上海卫星工程研究所上海200240 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨师范大学数学系黑龙江哈尔滨150025

针对全色CCD光学遥感卫星成像平台,提出了一种基于多属性融合的高分辨率图像云检测方法。首先根据云的物理特性和成像特性展开多属性分析,并提出了基于可分离度的特征选择准则来进行特征参量提取;然后针对两类样本的分布结构差异,结合LD... 详细信息

针对全色CCD光学遥感卫星成像平台,提出了一种基于多属性融合的高分辨率图像云检测方法。首先根据云的物理特性和成像特性展开多属性分析,并提出了基于可分离度的特征选择准则来进行特征参量提取;然后针对两类样本的分布结构差异,结合LDA线性特征压缩算法,削减特征空间的维度;最后利用SVM分类器完成云检测。实验结果表明,该方法适用于高分辨率全色遥感图像的云检测,具有较高的检测概率和较低的虚警概率以及较高的算法执行效率。

关键词：云检测光学遥感图像多属性融合特征提取特征压缩

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基于灰度线性建模的亚像素图像抖动量计算

光学精密工程 2016年第1期24卷 195-202页

作者：智喜洋侯晴宇王少游哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 上海卫星工程研究所上海200240

为了解决凝视遥感云场景序列图像的亚像素抖动量求解问题,提出了基于灰度线性建模的亚像素序列图像抖动量计算方法。首先,利用三参数线性模型描述像素及邻域灰度,提出了一种图像灰度的线性建模方法。其次,以序列帧图像相对参考帧图像的... 详细信息

为了解决凝视遥感云场景序列图像的亚像素抖动量求解问题,提出了基于灰度线性建模的亚像素序列图像抖动量计算方法。首先,利用三参数线性模型描述像素及邻域灰度,提出了一种图像灰度的线性建模方法。其次,以序列帧图像相对参考帧图像的抖动量作为线性模型中的优化变量,以参考帧图像与序列帧图像之间的相似性为优化目标,建立了亚像素抖动量解算的最小二乘优化方法,并推导得到了解析计算公式。最后,利用云场景序列图像进行了算法仿真验证。结果表明,该方法抖动量的计算误差小于0.1pixel。将该方法与传统基于特征点的配准算法进行了比较,结果显示该方法具有较高的抖动量计算精度,可应用于遥感图像几何定标、目标定位以及时序图像中目标多帧关联检测等。

关键词：遥感图像云场景图像抖动量亚像素灰度线性建模

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基于时-空过采样系统的点目标检测性能分析

红外与毫米波学报 2013年第1期32卷 68-72页

作者：王世涛张伟金丽花侯晴宇哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 中国空间技术研究院总体部北京100094

为了提高扫描成像系统对于点目标的探测性能,提出了时-空过采样点目标探测体制,并对其进行了目标检测性能分析.首先,分析了单采样体制在点目标探测中易存在跨像元导致的目标能量分散问题,以及探测器随机高强度噪声及空间质子流尖峰信号... 详细信息

为了提高扫描成像系统对于点目标的探测性能,提出了时-空过采样点目标探测体制,并对其进行了目标检测性能分析.首先,分析了单采样体制在点目标探测中易存在跨像元导致的目标能量分散问题,以及探测器随机高强度噪声及空间质子流尖峰信号导致的虚警问题;然后,提出了用于点目标扫描探测的时-空过采样体制.最后,基于图像信噪比对相同光学系统下单采样和时-空过采样系统的目标检测性能进行了比较分析.分析结果表明,通过采样方式能够实现目标能量集中到一个像元,保证了图像信噪比需求.通过高分辨率融合使得目标尺度大于噪声及尖峰的尺度,目标尺度最大扩展至3×3像元,基于目标空间相关的处理可以有效降低了虚警,提升系统检测性能.

关键词：扫描成像时-空过采样单采样点目标探测

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基于不变矩特征匹配的目标定位方法(英文)

光学精密工程 2009年第2期17卷 460-468页

作者：吴刚武春风侯晴宇张伟哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

红外成像匹配辅助导航系统中由于基准图像和实时图像是从不同的观测角度,在不同时间、不同高度条件下获取的,实时图像与基准图像之间会产生仿射变换与像质差异,增加了成像匹配的难度。为了提高实时图像与基准图像的匹配正确率,提出了基... 详细信息

红外成像匹配辅助导航系统中由于基准图像和实时图像是从不同的观测角度,在不同时间、不同高度条件下获取的,实时图像与基准图像之间会产生仿射变换与像质差异,增加了成像匹配的难度。为了提高实时图像与基准图像的匹配正确率,提出了基于改进不变矩特征的成像匹配方法。从红外成像的基本原理出发,重点讨论了实时红外图像地面分辨率不同对统计不变矩特征不变性的影响,并从理论上推导出了6维不变矩特征向量的表达式。综合得出,在一定的条件下,该特征向量对平移、旋转、加噪、分辨率变化等多种复合变换下的图像具有不变性,可以作为成像匹配定位应用的特征量。文中选用Camberra距离作为实时图像和基准图像匹配测度,仿真实验部分验证了方法的可行性和正确性。

关键词：红外成像不变矩图像匹配 Camberra距离