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- 航空相机性能检测装置地面场景模拟系统设计
- 作者： 欧淇源 来源： 吉林大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空相机 检测技术 虚拟仪器 景物模拟 PID 图像评价
- 描述： 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。