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楔条形阳极光子计数探测器成像性能的检测

光学精密工程 2009年第11期17卷 2699-2704页

作者：何玲平尼启良李敏刘世界陈波中国科学院长春光学精密机械与物理所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

基于楔条形位置灵敏阳极的光子计数成像探测器能够记录入射的单光子或带电粒子位置信息,因而能够在极低的照明条件下实现目标的二维成像。本文研制了一套WSA光子计数成像探测器样机,介绍了它的设计结构及工作原理;分析了这类探测器的图... 详细信息

基于楔条形位置灵敏阳极的光子计数成像探测器能够记录入射的单光子或带电粒子位置信息,因而能够在极低的照明条件下实现目标的二维成像。本文研制了一套WSA光子计数成像探测器样机,介绍了它的设计结构及工作原理;分析了这类探测器的图像畸变产生的原因,提出了校正图像畸变的方法,并得到了无畸变的图像。以美国空军标准分辨率检测板(USAF1951)为目标进行了分辨率检测,采集的检测图像显示人的裸眼能分辨出检测板的第2组第6单元条纹。最后,为了消除人眼观测的主观性,通过计算探测器对该单元条纹的成像调制度来确保检测结果的准确性。计算结果显示探测器对该单元条纹的水平、垂直方向成像调制度分别为57%和37%。这一结果表明研制的探测器完全能够分辨该单元条纹,对应的分辨率为7.13lp/mm,即探测器空间分辨率达到了0.14mm。

关键词：楔条形阳极光子计数成像分辨率检测成像调制度

基于Catmull-Rom插值算法光栅分辨率测试系统改进

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传感技术学报 2015年第8期28卷 1136-1140页

作者：杨海马王光斌张亮苏仰庆黄元申张大伟马贤淑上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

为了减小探测器采集及软件处理导致的系统误差,提高光栅分辨率检测精度,利用半宽度法设计了一套满足李特洛条件的阶梯光栅分辨率检测系统。搭建了系统的光路,介绍了提高分辨率的方法,重点分析了探测器像元尺寸对系统分辨率测试精度的影... 详细信息

为了减小探测器采集及软件处理导致的系统误差,提高光栅分辨率检测精度,利用半宽度法设计了一套满足李特洛条件的阶梯光栅分辨率检测系统。搭建了系统的光路,介绍了提高分辨率的方法,重点分析了探测器像元尺寸对系统分辨率测试精度的影响,提出了在Lab VIEW软件中如何根据离散光谱信号并利用Catmull-Rom插值构造出连续光谱,提高半宽度法检测的精度。实验结果表明,在高分辨率测试系统中,通过软件算法对离散信号进行拟合分析,能有效的解决由像元尺寸造成的系统误差。

关键词：光栅分辨率检测插值算法光谱曲线

基于单层小波变换的视觉传感图像超分辨率重建

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传感技术学报 2022年第1期35卷 122-126页

作者：张剑刘鑫山西职业技术学院计算机工程系山西太原030006 中南大学计算机学院湖南长沙410083

针对目前图像重建方法去噪效果不佳,导致重建后图像分辨率较低的问题,提出基于单层小波变换的视觉传感图像超分辨率重建方法。建立低分辨率和高分辨率两种识别空间,分别计算含有噪声干扰区域、正常区域以及信道噪声参数三者间的欧式距... 详细信息

针对目前图像重建方法去噪效果不佳,导致重建后图像分辨率较低的问题,提出基于单层小波变换的视觉传感图像超分辨率重建方法。建立低分辨率和高分辨率两种识别空间,分别计算含有噪声干扰区域、正常区域以及信道噪声参数三者间的欧式距离。利用二维平滑函数定义单层小波变换,有效去除视觉传感图像中的噪声,根据多尺度特性对图像中处于边缘微值的分辨率进行具体检测。对所有高分辨率点实行编码,再将编码后的图像系数按照分辨率的高低顺序整理为集合,输出图像完成重建。仿真实验证明,所提方法重建后图像清晰度较高,且结构相似性(Structural Similarity Index Measurement, SSIM)与峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)的值均高于对比方法,最高值分别为0.95 dB与34.57 dB,说明所提方法的重建效果较好。

关键词：图像超分辨率重建视觉传感图像单层小波变换分辨率检测

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光纤传像束成像质量检测

光纤传像束成像质量检测

作者：张永杰南京理工大学

学位级别：硕士

光纤传像束是利用一定数量且规则排列的光纤实现图像传输的无源器件,在医学、军事、航天、科研等领域发挥着重要作用。但是,在制造生产过程中,由于加工误差或设备精度不高等原因,光纤传像束经常出现断丝、暗丝或传像分辨率下降等问题。... 详细信息

光纤传像束是利用一定数量且规则排列的光纤实现图像传输的无源器件,在医学、军事、航天、科研等领域发挥着重要作用。但是,在制造生产过程中,由于加工误差或设备精度不高等原因,光纤传像束经常出现断丝、暗丝或传像分辨率下降等问题。因此,针对光纤传像束成像质量的检测环节必不可少。论文首先对相关领域的图像检测技术及现阶段发展概况进行了研究,然后设计并实现了图像采集系统,完成了对光纤传像束端面图像的自主采集;针对端面图像的结构和特点,依次采用了亮度均衡补偿、自适应对比度增强、滤波去噪、形态学运算、边缘检测等算法进行图像处理,并使用了统一计算设备架构对算法进行加速优化,提高工作效率;在此基础之上,针对光纤传像束的像元数量和坏点率分别进行了检测研究,并分别提出了基于欧拉数计算的边缘优化处理算法和基于多层面积阈值的树状标记法实现数量检测和缺陷分类;最后,通过增加透镜及改变光路,完成了光纤传像束成像系统的综合分辨率检测实验,并研究了提高系统成像质量的方案与设计。实验结果表明,论文采用的算法对光纤传像束端面图像的各阶段处理均具有很高的适用性,在此基础之上进行的像元数量检测其检测误差率约0.271%,满足设计要求;缺陷检测按照“一对一”原则进行标记,计算出样本坏点率约0.833%,满足合格指标;通过实验检测得到的系统综合分辨率与光纤传像束极限分辨率的理论计算数值基本吻合,证实了检测方案的可行性。

关键词：光纤传像束成像质量图像处理数量检测缺陷检测分辨率检测

应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构

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应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构

作者：杨峰中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

首都圈地区位于华北活动地块的北部,包括华北盆地、燕山和太行山隆起区三个构造单元。区内的地质构造复杂,新生代构造活动较为强烈,历史上曾发生过多次破坏性地震,如:1679年三河—平谷8级地震、1976年唐山7.8级和1998年张北6.2级地震,... 详细信息

首都圈地区位于华北活动地块的北部,包括华北盆地、燕山和太行山隆起区三个构造单元。区内的地质构造复杂,新生代构造活动较为强烈,历史上曾发生过多次破坏性地震,如:1679年三河—平谷8级地震、1976年唐山7.8级和1998年张北6.2级地震,给国家经济和人民生命财产造成了巨大的损失。鉴于首都圈地区重要的地理位置、复杂的地质构造和较强的地震活动,该区一直是地学界研究的热点。本次研究利用首都圈数字地震台网记录的远震波形资料,采用有限频率层析成像方法反演获得该区上地幔P波三维速度结构模型。有限频率层析成像是在宽频带地震观测时代提出的反演地球深部结构的新方法。它将地震波的走时变化表示为灵敏度核函数在射线周围一定空间范围内的三维体积分,而不是像射线理论中那样将地震波走时表示为慢度沿射线路径的线积分,这是两者的本质差别。有限频率层析成像的主要特点是对宽频带资料的分频带处理,这是充分利用宽频地震波信息的有效手段,不同频段的三维灵敏度核在三维模型空间内的相互交叉,可加大采样的空间范围,降低数据不均匀覆盖的影响,对异常的估计应该更加充分。本次研究以37.5o～41.5oN,113.5o～120.5oE为研究区域,选取了首都圈数字地震台网2003年9月到2005年12月记录的以(39.5°N,117.0°E)为中心、震中距在30°～90°之间、震级大于5级的300多个远震事件的波形资料,所用全部远震具有较完备的方位角和震中距覆盖,波形资料具有较高的信噪比。在数据预处理中,根据地震波的频率依赖关系以及首都圈数字地震台网不同类型地震仪器的频带范围,应用带通滤波将宽频带地震波分为三个频段(低频段:0.05～0.1 Hz;中频段:0.1～1.0 Hz;高频段:1.0～2.0 Hz),采用多道互相关方法确定各台站所接收到的远震P波震相在不同频段内的相对走时,最终得到18499个高质量的P波相对走时数据,其中高频段数据6212个、中频段数据7229个、低频段数据5058个。在计算有限频率灵敏度核时,首先利用网格化方法对模型空间离散化:以(39.5°N,117.0°E)为中心,划分37×35×31的三维网格,节点间距在各方向上均约为35 km。采用快速射线跟踪技术计算IASP91参考模型下从震源到台站的几何中心射线路径,应用“旁轴近似”计算中心射线路径附近点在三个不同频段内的灵敏度核函数。由不同频段的相对走时数据和相应的灵敏度核函数建立观测方程,然后对观测方程进行反演。为了尽量减少地壳速度结构对反演的上地幔速度结构的影响,在反演计算前对相对走时数据进行了地壳校正和高程校正,并在反演计算时对每一个台站加入了台站校正项。反演中,采用阻尼最小二乘法和卷积消制法两种不同的正则化方法对模型进行约束,用LSQR算法完成数值求解,得到首都圈地区的上地幔三维P波速度结构模型。为了检测所用资料和方法得到的反演结果的可靠性,利用采样密度法、检测板法和恢复试验法进行了详细的分辨率分析。本次研究采用了阻尼最小二乘法对模型进行约束、LSQR方法反演经地壳校正、高程校正及加入台站校正项的相对走时数据的反演结果作为最终模型。结果表明,首都圈地区三个构造单元具有明显不同的速度结构特征,这种差异可到150 km深:燕山隆起区表现为高速,这与它稳定而少震的特点是吻合的;太行山隆起区整体以低速为主并伴有小尺度的高速块体;华北盆地区和渤海湾下的浅层地幔中显示明显的大尺度低速异常,该区地震活动性较强。研究结果揭示,华北盆地、渤海湾下浅层上地幔存在大范围的强低速异常,该异常的延伸深度在华北盆地下为50～150 km,在渤海湾内则可达到200 km以下。该低速异常在华北盆地和渤海湾下的顶面埋深为50～70 km,与大地电磁探测并结合大地热流值数据推测的上地幔高导层的顶部埋深较为接近,我们认为这是华北盆地、渤海湾下岩石圈明显减薄的显示。本次研究得到的速度结构图上,张家口——蓬莱断裂带是上地幔速度结构的变化带,也是岩石圈减薄的边界带,区内大部分的历史强震都发生在这条构造边界带上,本文认为此断裂带两侧不均匀的软流圈活动所引起的热应力可能是导致大地震频发的重要原因,说明该带上强震的发生不仅受到地壳结构不均匀性的影响,还与上地幔速度结构的变化相关。与基于射线理论的走时地震层析成像方法相比,有限频率层析成像方法对地震波形数据的质量要求更高,反演结果受数据采样的影响较大。在采样密度和分辨率都较好的区域,两种方法得到的结果大体一致,但有限频率层析成像方法比射线层析成像方法所揭示的速度结构异常更零碎。

关键词：首都圈地区灵敏度核远震波形上地幔速度结构有限频率层析成像分辨率检测

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轻小型无人机相机几何定标与影像性能评估

轻小型无人机相机几何定标与影像性能评估

作者：张烁吉林大学

学位级别：硕士

随着无人机技术的飞速发展,无人机航空摄影测量技术以其成本低、效率高、机动灵活等特点成为传统航空摄影测量手段的有力补充。为提高无人机航空摄影测量精度,需要对无人机上搭载的非量测相机进行几何定标获取内参数和畸变系数,以其为... 详细信息

随着无人机技术的飞速发展,无人机航空摄影测量技术以其成本低、效率高、机动灵活等特点成为传统航空摄影测量手段的有力补充。为提高无人机航空摄影测量精度,需要对无人机上搭载的非量测相机进行几何定标获取内参数和畸变系数,以其为基础进行航测数据处理,才能获取更好的航测成果。国际上主流的相机定标方式,是借助室外定标场完成,满足定标需求的同时还能通过建立性能靶标对影像进行性能评估。然而国内外定标场大多针对卫星传感器,鲜少有针对无人机的航空遥感综合定标场,且目前的几何定标及性能评估方法也存在一定的局限性,如色彩校正时存在不均匀光照现象、传统MTF测量方法抗噪与抗模糊性较差、刃边检测分辨率有待提高等问题,需要进一步完善。本文针对上述问题,结合国内外定标场建设经验,研究建立适用于轻小型无人机的定标场,进一步开展相机几何定标与影像性能评估研究,重点对影像性能评估方法进行分析与改进,最后结合定标场进行了相机几何定标与影像性能评估实验,检验了定标场的可靠性和本文提出算法的优越性。论文的主要工作和创新点如下:(1)针对轻小型无人机特点,顾及几何定标与影像性能评估两方面需求,建立了适用于轻小型无人机的定标场,并对定标场的可靠性进行了验证评估。(2)几何定标方面,在推导光束法平差计算机视觉模型的基础上,结合所建立的定标场和吉林大学开发的Camera Calibration软件,对无人机相机进行几何定标和影像的畸变校正。并研究定标过程中加入倾斜影像对定标结果的影响。(3)性能评估方面,主要进行了分辨率检测、色彩校正和MTF测量研究。关于分辨率检测,基于定标场的三线靶标和辐射靶标,实现影像分辨率检测;关于色彩校正,采用‘先匀光,后校正’,通过与常用方法(不匀光、Mask匀光、Wallis匀光)的实验对比,检验了本文提出的先利用Retinex匀光算法对影像匀光,再结合参考影像进行色彩校正方法的优越性;关于MTF测量,提出了一种基于改进Zernike矩的刃边法MTF测量新方法,通过仿真实验和定标场实验,验证了本文算法优于ISO12233、Hough变换等传统MTF测量方法。并利用定标场中的刃边靶标,测量了相机的MTF。(4)轻小型无人机影像性能评估软件的研发。依据所建立的定标场,结合影像性能评估相关算法,基于MATLAB 2020B设计开发了轻小型无人机影像性能评估软件Image Performance Evaluation 1.0,可实现影像的参数计算、分辨率检测、MTF测量和色彩校正等性能评估。本文轻小型无人机定标场的建立及几何定标与影像性能评估方法的分析改进,对于提高摄影测量质量和推动无人机在测绘领域中的广泛应用具有重要意义。

关键词：轻小型无人机定标场几何定标性能评估分辨率检测色彩校正 MTF测量

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双目微光夜视仪光学调校检测方法及系统研究

双目微光夜视仪光学调校检测方法及系统研究

作者：周斌斌南京理工大学

学位级别：硕士

双目微光夜视仪是一种常用的夜间观察类仪器,由于直接佩戴于人眼,其性能缺陷会给使用者的安全与健康带来威胁。目前,用于夜视仪调校与检测的仪器一般体积庞大、功能单一,难以满足携行需要,检测结果缺乏客观性。因此,有必要对综合性、便... 详细信息

双目微光夜视仪是一种常用的夜间观察类仪器,由于直接佩戴于人眼,其性能缺陷会给使用者的安全与健康带来威胁。目前,用于夜视仪调校与检测的仪器一般体积庞大、功能单一,难以满足携行需要,检测结果缺乏客观性。因此,有必要对综合性、便携式的夜视仪调校及自动检测设备进行研究。本文首先分析了光轴平行度、放大率、放大率差、像倾斜及分辨率等光学参数的多种检测方法,根据夜视仪相关标准确定了所研究的调校检测设备需达到的指标,设计了设备的总体方案。在此基础上,确定了平行光管物镜、前置镜镜头、十字及分辨率分划图案、图像采集器件、照明光源及计算机的参数要求,并完成了器件的设计与选型。为了自动检测夜视仪的光轴平行度、放大率、放大率差和像倾斜,需要获取十字分划中三个十字的中心坐标。通过逐行、逐列计算目标像素数量,并统计分析求取峰值,确定了每个十字中心的范围,配合灰度重心法完成了十字中心的检测。为了自动检测分辨率,首先基于Hough变换设计了分辨率图案的定位算法,并利用形态学运算提高了定位精度。取多列垂直于图案线条方向的像素计算图案的对比度,并与阈值比较以判定图案是否可分辨。使用Visual C++编写了自动检测软件,实现了检测、保存与查询等功能,并通过软件控制电路的通断以保障夜视仪的安全。设备装调与功能验证过程中,完成了设备的视差校正及测量功能的标定。使用校正好的设备检测了微光夜视仪,并将检测结果与传统测量仪器的测量结果作了比较,结果表明,双目微光夜视仪调校检测设备调校功能可靠,检测精度满足要求。

关键词：双目微光夜视仪光轴平行度检测放大率检测像倾斜检测分辨率检测

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航测相机野外控制场摄影自检校技术分析

测绘科学与工程 2019年第6期39卷 12-18页

作者：杨韫澜胡海彦高力曹彬才郑浩 32021部队北京100094 西安测绘研究所陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 项目管理中心北京100034

针对航摄条件下利用野外控制场进行载荷检校所涉及的技术难点,着重围绕航测相机的几何性能、辐射性能及分辨率检测与评估等技术可行性,展开试验分析,设计了适用于野外检校的统一技术框架,包括航摄飞行影像数据采集、野外控制场参考控制... 详细信息

针对航摄条件下利用野外控制场进行载荷检校所涉及的技术难点,着重围绕航测相机的几何性能、辐射性能及分辨率检测与评估等技术可行性,展开试验分析,设计了适用于野外检校的统一技术框架,包括航摄飞行影像数据采集、野外控制场参考控制数据采集、数据处理分析及验证评估等四个技术环节,尤其针对数据处理分析环节,给出了检校项目与处理流程;同时,利用***和UltraCamD等典型大幅面传感器进行试验验证分析。结果表明,所提技术路线可行,可为野外永固场建设及新一代国产数字航摄仪研制、性能评估提供技术借鉴。

关键词：精度分析数字摄影测量几何特性辐射特性分辨率检测传感器检校