航空发动机叶片三维轮廓测量方法研究

作者： 暂无 来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： phase   and   calculating   grating　　parameter   method　　encoding   calibration   measurement　　phase   unwrapping　　two   phases  

描述： 航空发动机叶片质量是影响发动机性能一个重要因素,如何实现航空发动机叶片三维轮廓自动测量是目前一个新的研究方向。本文在考察航空发动机叶片制造技术与测量技术现状的基础上,提出了以光学非接触测量为手段,介绍了目前光学三维轮廓测量技术的现状与发展。投影光栅相移测量技术通过直接分析变形光栅得到物体高度信息,因其原理简单,测量速度快并且提供物体三维信息量丰富等优点,所以本文以投影光栅相移测量技术为方向,将本文工作定位在用投影光栅相移测量技术来测量航空发动机叶片三维轮廓数据。 在详细分析投影光栅相移测量技术原理基础上,从航空发动机叶片整个测量系统出发,提出了航空发动机叶片测量系统平台构成,根据光学投影技术的发展,本文在原有机械式正弦投影光栅系统基础上,提出了全数字化(DLP)正弦投影光栅系统,为后续双频和条纹编码技术理论和实验研究提供了基础。 投影光栅相移测量技术中最重要的环节就是位相提取和位相展开方法,在经典位相提取算法的基础上,提出了基于平均技术的误差补偿相移算法,该方法经过实验验证能够有效的抑止图像噪声并且提高位相提取的精度;在位相展开方面,针对位相中存在不能够识别的间断点情况或者图像噪声方面,提出了区域相关位相展开方法,详细描述了其位相展开方法原理,实验验证其有效地克服位相中间断点和噪声对位相展开的影响。 针对常规相移技术不能够适应物体复杂面形的测量并且在投影光栅相移测量技术发展方向基础上,提出了双频光栅与编码光栅在叶片测量中的应用。在双频测量技术部分,提出双频投影光栅测量技术的实施方法和具体实验验证;在编码技术部分,提出了编码方案、研究编码特性、给出条纹编码与相移技术相结合方法并给出实验验证。通过实验分析两种方法在物体复杂面形方面的测量比常规相移技术具有优越性。 在投影光栅相移测量技术系统参数标定方面,不仅给出航空发动机叶片测量系统参数标定的过程,还对于投影栅线节距修正和基于坐标变换的物体三维数据拼接做了详细的描述,实验部分通过三个实验内容验证了该系统在测量物体三维数据方面具有不可取代的优越性,同时分析了测量系统误差因素并给出相应的解决办法。

长焦距斜视实时航空相机自动调焦技术的研究

作者： 惠守文   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 离焦   航空相机   斜视相机   自动调焦系统  

描述： 基于一种长焦距斜视实时航空相机的研制，深入地探讨了导致相机离焦的原因，指出环境(温度、大气压力)变化和照相距离的变化是导致相机离焦的主要原因，分别从温度、大气压力、照相距离这三个方面的变化对相机离焦的影响进行研究，给出了计算相机离焦量的简化数学模型。根据斜视相机光学系统的特点，确定了自动调焦系统方案，对其工作原理进行了详细的分析与论述，并通过对相机斜距离焦的分析，提出了一种新的斜距离焦补偿方法，其原理简单，结构上实现起来稳定可靠，能够完全实时补偿某一典型高度上的斜距离焦。研制出一种双层导轨、双层凸轮的自动调焦补偿机构，两层机构同时工作能够正确的补偿光机系统因环境条件变化和照相距离变化导致的离焦量，使相机在照相过程中始终保持光学焦面稳定在CCD接收面上。在对调焦机构进行精度分析的基础上，对斜距调焦原理进行了实际检验及对相机进行了地面和飞行照相试验，表明斜视相机自动调焦系统的理论分析正确、设计合理可行。

TDICCD全景航空相机像移补偿研究

作者： 吴宏圣   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 像移补偿   坐标系变换   真角度像移补偿   航空相机   像移误差  

描述： 在研制航空相机时，为提高相机的分辨力，通常都采用像移补偿技术。像移补偿在工程实现时，经常采用简化的像移速度公式。忽略了飞机初始姿态角的影响，这就必然带来补偿后的像移误差。本文结合在研的TDICCD全景航空相机，用两种不同的方法实现对像移速度公式的推导：坐标系变换法和正交投影解析法。利用坐标系变换的方法可推出像面上各点的像移速度公式，该公式包含了几乎所有的运动因素：飞机的前向飞行、飞机的姿态角变化、相机自身的摆扫运动等等，是精确的像移速度公式。本公式同样适用于画幅式航空相机和线阵CCD推扫型航空相机。利用正交投影解析法推导像移速度公式，忽略了飞机的姿态角的变化，认为飞机的姿态角为零，所以它是简化的像移速度公式。简化后的像移速度公式在工程上容易实现，但是，在飞机姿态角不为零时，会产生像移误差。本文通过举例的方法，对这种误差进行了定量的分析，指出这种误差对像质的影响程度。研究了全景相机像移补偿的具体实现方法，提出了相机在摆扫方向上的真角度补偿方法，补偿后的像移误差与摆扫速度无关，从而降低了对镜筒扫描系统的稳速精度要求。

一种航空/航天相机输片机的结构设计及分析

作者： 白彦辉   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 输片齿轮   输片系统   张力控制   收片系统   供片系统  

描述： 航空／航天相机是实现空间对地观测的重要手段之一，受到世界各国的普遍高度重视。航空／航天相机一般由镜头、机身、快门、输片机、相机控制系统等部分组成，其中作为成像的重要组成部分之一的输片机构，它要求载片量大、工作循环时间短，高可靠性的工作，因此输片机构的优劣直接影响到整个相机的工作性能及功用，合理设计开发高品质的输片机构具有非常重要的意义。本文的目的是探讨一种适用于航空／航天相机的定量间歇输片机构的设计及分析。本文以某型高级航天相机的输片系统为研究对象，从结构设计的角度出发探讨了带有张力控制的定量间歇式输片机构的设计与分析，介绍了定量间歇输片系统的结构设计及恒定张力控制系统的结构设计。从胶片传输路线中的定量输片机构的供片量片辊和收片量片辊的运动特性出发，分析胶片的运动特性，研究了输片力的变化规律，以此为依据进行了张力感测与张力控制机构的运动分析。结合设计对输片机构进行精度分析，并通过实验加以验证；同时阐述了防止划片的技术措施。最后的跑片试验及动、静态照相试验验证了该输片机构的设计合理、可靠性高。本文对航空／航天相机输片机的结构设计及分析有一定的应用参考价值。

基于图像复原的航空摄影前向像移检测及补偿技术研究

作者： 暂无 来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： Motion   image   camera　　Image   Compensation(IMC)　　forward   restoration　　wavelet   transform　　image   aerial   blurring　　image   quality  

描述： 本文详细讨论了基于图像复原的航空摄影前向像移检测及其补偿技术,并探讨了像移模糊图像复原质量评价等问题。文章首先阐述了航空成像技术及国内外航空侦察相机的发展概况,论述了像移对航空相机成像质量的影响、航空像移补偿的必要性以及像移补偿技术的发展,对航空相机的像移进行了分类,论证了前向像移在影响航空成像的各种像移中占主导地位,建立了前向像移导致成像模糊的数学模型并对其进行离散化。给出了前向像移模糊和离焦模糊的机理并进行了频谱分析,利用模糊图像的同态频谱变换来检测像移的大小和方向,通过分析前向像移和离焦模糊对图像灰度的影响,给出了一个判断前向像移模糊和离焦模糊的准则并验证了其有效性。论述了数字图像复原技术的分类、应用和发展,阐述了包括逆滤波、维纳滤波、差分和多帧融合复原方法在内的几种主要针对运动模糊图像复原的典型方法,分析了其各自的适用范围及其局限性,然后根据小波分析的数学特征,提出了一种基于小波变换的模糊图像复原方法。论文论述了图像质量评价的发展和传统图像质量评价及新的基于人类视觉的图像质量评价方法,根据分析将主观评价方法和基于参数的客观评价方法相结合来对像移模糊图像的复原质量进行评价。模拟了航空前向像移形成条件进行图像采集,对预处理后的运动模糊图像进行了像移量的检测和图像复原,得到精度一个像素以内的检测和复原结果,得出小波方法复原优于差分法和维纳滤波复原方法的结论。

基于小波变换的航空图像处理及动载体多目标跟踪方法研究

作者： 暂无 来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： tracking　　wavelet   reasoning　　mobile   image   association　　fuzzy   model   transform　　aero   processing　　data   target   multi  

描述： 多目标跟踪问题在军事领域有着十分广泛的应用,如弹道导弹防御、空中预警、空中多目标攻击、海洋监视等。近些年来,由于红外和可见光侦察、监视设备在军事上的大量应用,也推动了多目标跟踪技术的快速发展。论文中首先对多机动目标的检测与跟踪方法进行了概述。重点阐述了基于小波变换的目标检测与跟踪方法。为提高航空图像的分辨率,文中提出了一种利用小波变换进行高分辨率图像放大的方法,用此算法放大后的航空图像比传统方法获得的放大图像平均梯度要高,图像细节更清晰。其次,文中还提出了两种基于小波变换的运动背景下多目标检测算法,一种是针对自然纹理(无明显特征)背景的采用小波能量的目标检测方法,与传统的分割方法相比,此算法能滤除与目标灰度相近的背景,而保留目标。另外,还提出了一种针对特征背景下基于小波变换的分层匹配算法,该算法与传统的块匹配算法相比防止了在含噪图像上进行块匹配不准确的缺点,而且,它应用了粗定位和精定位相结合的搜索思想,所以它的搜索速度快。另外,文中还采用模糊推理方法进行数据关联,此算法主要用于多个候选目标落入同一跟踪门时的情况。它与传统的联合数据关联和多假设法相比,运算速度快,适于工程应用。模糊推理方法结合扩展卡尔曼滤波进行多目标的跟踪和预测实验,得到了较为满意的结果。最后,论文中采用仿真实验方法研究了三种机动目标模型在几种机动条件下的跟踪特性,对各模型的优缺点进行了阐述。并对多机动目标跟踪的发展方向进行了展望。

航空遥感应用中TDI CCD信噪比与电荷转移像移研究

作者： 王德江   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 时间延迟积分探测器　　信噪比　　电荷转移像移　　调制传递函数　　航空遥感相机  

描述： 位TDI CCD电荷转移像移的调制传递函数，定量给出了二、三、四相位TDI CCD电荷转移像移引起的空间频率对比度损失，同时本文提出了一种新的TDI CCD电荷方式，使TDI CCD电荷转移像移减为1/2φ像素，其中φ为TDI CCD的电荷转移相位数。

航空成像去运动模糊技术研究

作者： 李刚   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空成像　　像移　　运动模糊　　反卷积　　模糊核  

描述： 航空成像过程中相机相对地面做高速运动,不可避免地造成目标场景影像在CCD像面上产生像移,导致航空成像运动模糊。为了提高航空成像分辨力,改善航空成像质量,需要对像移进行补偿。本文利用图像去运动模糊的方法对模糊的航空图像进行恢复,从而实现航空成像像移补偿。论文首先通过介绍航空成像中的几种像移补偿技术引出课题的研究内容,对图像运动去模糊技术的研究过程进行介绍。由图像成像模型及物体运动模型得到图像运动模糊成像模型。本文的去模糊模型基于MAP架构,利用交替最小化方法同时对运动模糊核和原始图像进行迭代优化估计。针对单幅图像去模糊问题,提出一种基于图像局部区域约束的去模糊方法。首先从模糊图像中选取一个局部区域,利用该局部区域以及运动模糊核的各种先验约束得到最小化能量函数,利用交替最小化方法求解最小化能量函数,估计出运动模糊核,并通过R-L反卷积算法恢复出整个原始图像。运动模糊核可通过CCD曝光期间相机的运动路径来表示,而基于多帧图像去模糊的方法能够提供更多的信息,减少图像去模糊问题的不适定性。基于此,提出一种基于多帧图像的去运动模糊方法。利用一个高帧速低分辨率相机记录低帧速高分辨率成像相机曝光时间内的运动路径。通过多帧低分辨率图像的光流估计出模糊核初始值,然后将多帧低分辨率图像反投影和多帧模糊图像反卷积相结合,对运动模糊核和原始图像同时进行交替迭代优化,最终估计出原始图像。利用这种方法,能够比较准确的估计出运动模糊核,去模糊图像质量得到很大提高。最后针对同时含有高斯噪声和椒盐噪声的运动模糊图像去模糊问题,在去模糊过程中利用自适应中值滤波检测出椒盐噪声噪点并将其排除,采用一个改进的基于变分的方法恢复出原始图像,有效地抑制图像中的椒盐噪声,改善图像恢复质量。

航空光电平台数字集约化技术研究

作者： 柏旭光   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 数字集约化　　PentiumM　　VxWorks　　PC104总线　　优先级　　任务调度  

描述： 航空光电平台的功能多样化和结构小型化之间一直存在着矛盾,在目前的平台设计上,每增加一种新的功能就会带来增加控制板卡的后果,平台的减重往往靠牺牲平台结构的刚性为代价。航空光电平台数字集约化设计的目的,就是利用最小的硬件体积,换取功能的最大化。本文的核心就是利用高主频、低功耗的PentiumM处理器和实时嵌入式操作系统VxWorks设计一个数字集约化的航空光电平台控制系统。 本文利用VxWorks操作系统的多任务处理能力,用软件来代替原来用硬件完成的平台各部件功能,每个功能部件在系统中被定义为一个任务,系统通过对任务的管理来控制和响应多重的、离散的现实中的功能需求。利用合理的任务调度机制用两块CPU实现了系统通讯、伺服处理、图像跟踪、电子稳像、自动调光、自动调焦、自动白平衡、图像增强、定位引导等平台功能。 通过试验验证,数字集约化系统与我所研制的两轴四框架平台联调,结果证明数字集约化系统控制稳定,通讯良好;系统的执行时序满足航空光电平台的时限性要求;合理的任务调度算法及任务间通讯机制,保证了任务执行的流畅度;增强了平台的可扩展性。 实验的结果证明,数字集约化设计是...

实时航空数字图像色彩还原系统设计

作者： 程本飞   来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 色彩还原　　自动白平衡　　色彩插值　　可编程逻辑器件　　数字系统设计  

描述： 在进行航空侦察的时候,航空侦察飞机巡航时间长,场景色温变化快,机载数码相机拍摄的图像会呈现严重的偏色。从理论上讲,我们看到的物体颜色不仅与物体的光反射特性有关系,而且和照向物体的光线也有关系,所以相机拍摄的图像会因光源的变化而出现偏色。为了适应机载光电平台内部空间狭小,航空数码相机多采用单CCD Bayer彩色相机,而Bayer彩色图像在下传的过程中会出现串色干扰,图像质量损失较大。为了解决上诉航空数字图像存在偏色和串色的现象,本文设计了一个对图像进行自动白平衡和色彩插值处理的硬件系统。文章首先介绍了色彩学的基础知识、三原色原理,分析了数码相机拍摄图像存在偏色的原因,引出了自动白平衡的相关概念、算法与步骤;列举了三种常用的色彩插值算法:双线性插值法、基于边缘插值法和色差恒定插值法。然后,设计了以FPGA为主芯片的色彩还原硬件系统,完成了数字系统设计。在文章的最后,分析了色彩还原系统对图像序列的处理效果。本文设计的硬件系统集成度高,功耗小,抗干扰能力强,能适应复杂的机载环境。自动白平衡电路校正系数具有自收敛能力,且收敛速度较快,色彩插值电路实现了色差恒定的相关性插值法,图像色彩恢复效果比较理想。系统能实现对图像序列的实时处理,不会造成图像数据堵塞,满足了工程上的实际应用需求。