航空相机像旋动态调制传递函数分析与研究

作者： 刘超   丁亚林   田大鹏   杜言鲁   孙崇尚   来源： 光学学报 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 成像系统　　航空相机　　调制传递函数　　像面旋转　　旋转像移  

描述： 航空相机采用旋转扫描反射镜成像过程中存在像面旋转，会导致图像模糊，成像质量下降，必须采用像旋补偿机构进行补偿。目前普遍通过人眼观察图像模糊程度和电机同步控制精度评价像旋补偿精度，都不能客观准确评价系统成像质量。为建立航空相机成像质量与像旋补偿系统其他指标之间的直接关系，提出基于极坐标系的动态调制传递函数(MTF)，并提出基于倾斜刃边法与模糊路径法相结合的方法测量航空相机旋转像移动态 MTF。设计扇形靶标旋转动态成像实验，利用旋转动态 MTF 和倾斜刃边法得到图像动态MTF 计算值，基于图像模糊路径测量转台转动时图像动态 MTF 测量值。实验结果表明，转台以 20～300°/s匀速转动时，空间频率在旋转动态 MTF 到达第一个零点频率前，动态 MTF 计算值和测量值曲线近似重合，验证了旋转动态 MTF 的正确性；空间频率在 0 至 0.7 倍零点频率范围内，两动态 MTF 曲线相对误差最大值和均值分别小于 6%、2%，进而证明了测量方法的准确性。

航空相机像旋动态调制传递函数分析与研究

作者： 刘超   丁亚林   田大鹏   杜言鲁   孙崇尚   来源： 光学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 成像系统   像面旋转   旋转像移   航空相机   调制传递函数  

描述： 航空相机在采用旋转扫描反射镜成像过程中存在像面旋转,会导致图像模糊,成像质量下降,必须采用像旋补偿机构进行补偿。目前,通过人眼观察图像模糊程度和电机同步控制精度评价像旋补偿精度,都不能客观准确评价系统成像质量。为建立航空相机成像质量与像旋补偿系统其他指标之间的直接关系,提出基于极坐标系的动态调制传递函数(MTF),并提出基于倾斜刃边法与模糊路径法相结合的方法测量航空相机旋转像移动态MTF。设计扇形靶标旋转动态成像实验,利用旋转动态MTF和倾斜刃边法得到图像动态MTF计算值,并基于图像模糊路径测量转台转动时图像动态MTF测量值。实验结果表明,转台以20~300(°)/s匀速转动时,空间频率在旋转动态MTF到达第一个零点频率前,动态MTF计算值和测量值曲线近似重合,验证了旋转动态MTF的正确性;空间频率在小于0.7零点频率范围内,两动态MTF曲线相对误差最大值和均值分别小于6%,2%,进而证明了测量方法的准确性。

航空光电侦察平台内藏式扫描系统像旋分析及补偿

作者： 王平   田大鹏   徐宁   徐迪孟   来源： 光学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 隐身性能   几何光学   像旋补偿   内藏式扫描系统  

描述： 为了解决传统光电侦察平台外露球形结构增大飞机雷达散射截面的问题,提出一种采取双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转实现大角度扫描的方法,该扫描方式的外露尺寸小,可与载机进行共形设计以保证飞机隐身性能。基于光反射矢量理论,对扫描系统成像特性进行了研究,对双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转所产生的像旋进行了定量分析,得出了像旋角大小和方向与双反射镜旋转角度和方向的确切关系,并以此作为像旋补偿的理论依据,提出一种通过控制消旋棱镜消除像旋的双向控制方法,实现扫描镜与消旋机构的严格协同运动。通过成像实验进行了验证,消除了所产生的像旋,计算可得消旋精度均方根值小于8′,实现了较高精度光学消像旋。

基于改进关系网络的小样本红外空中目标分类方法

作者： 金璐   刘士建   王霄   李范鸣   来源： 光学学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 元学习   成像系统   小样本学习   红外图像   空中目标分类  

描述： 针对地对空红外空中目标识别任务中数据量严重不足的问题,提出一种基于改进关系网络的小样本红外空中目标分类方法。该方法将关系网络模型、多尺度特征融合方法及元学习训练策略相结合,首先构造多尺度特征提取模块提取输入图像的特征向量,然后将支撑样本和预测样本的特征向量输入到关系模块中,根据关系值得到预测样本的类别标签。mini-ImageNet数据集上的实验结果表明:所提模型的分类精度显著高于其他经典的小样本学习模型。Infra-aircraft dataset上的实验结果表明:所提方法在仅有个位数样本的情况下,可完成多种机型的地对空红外图像分类任务。

基于注意力金字塔网络的航空影像建筑物变化检测

作者： 田青林   秦凯   陈俊   李瑶   陈雪娇   来源： 光学学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 注意力机制   图像处理   变化检测   空洞卷积   特征金字塔  

描述： 针对遥感图像语义分割中存在对多尺度目标的漏检和分割边界粗糙等问题,提出了一种基于注意力金字塔网络的航空影像建筑物变化检测方法。该方法采用编码-解码结构,在编码阶段使用ResNet101作为基础网络来提取特征,并在部分残差模块应用空洞卷积增大感受野,同时将金字塔池化结构作为编码网络的最后一层,以提取图像多尺度特征;在解码阶段的横向连接过程中引入注意力机制以突出重要特征,并采用自上而下的密集连接方式计算特征金字塔,有效融合不同阶段、不同分辨率的特征。在大型建筑物变化检测数据集上进行验证实验,实验结果表明所提方法在对不同尺寸建筑物目标的变化检测中展现出了良好的适应性,相比于经典语义分割网络具有一定的优势。

飞机尾焰的固体粒子红外辐射抑制效果仿真分析

作者： 于鲲   丛明煜   戴文聪   来源： 光学学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 气溶胶隐身   飞机尾焰   固体粒子   粒子散射   散射   红外隐身  

描述： 对含固体粒子的气固两相尾焰红外辐射特性进行了仿真建模,并采用光线跟踪方法计算了尾焰辐射强度和辐射抑制率。设计了飞行状态尾焰流场的仿真环境和空基红外相机成像的仿真场景,通过固体粒子辐射抑制机理确定了粒子直径、粒子流量和粒子复折射率是影响辐射抑制率的主要因素。仿真计算结果表明:减小粒子直径、增大粒子流量能增强固体粒子的辐射抑制能力;增大粒子的吸收截面能增强固体粒子在气体吸收谱段的辐射抑制能力,同时降低其在非气体吸收谱段的辐射抑制能力;在某些情况下,固体粒子会增加尾焰辐射强度并改变光谱辐射特性。

无人机匹配地形飞行的无线紫外光引导方法

作者： 赵太飞   刘萍   马倩文   来源： 光学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 地形匹配   无线紫外光   功率控制   紫外信标  

描述： 使用紫外光引导无人机飞行,具有抗干扰能力强、全天候非直视通信、保密通信能力强和适用于特殊场合等优点。本文提供一种无人机匹配地形飞行的无线紫外光引导方法,辅助无人机匹配不同地形飞行。提出一种基于紫外光的光功率控制方法,通过调整紫外信标发送端的角度和发射功率,使得到达无人机飞行平面的紫外光功率相等,保障无人机安全飞行。对功率控制方法进行了计算机仿真。实验结果表明,紫外光LED发送张角不超过80°时,功率容易控制,信标集成易于实现,且受地形、高度等因素影响较小。

同航空平台双偏振仪器间的视场匹配方法研究

作者： 雷雪枫   朱双双   刘振海   李朕阳   陶菲   洪津   来源： 光学学报 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 辐射测量   偏振扫描仪   拖影   视场匹配  

描述： 同平台不同光学遥感器间的视场匹配精度是影响它们对同一观测目标辐射和偏振测量准确程度的关键因素之一，开展高效准确的视场匹配方法研究对多源仪器数据融合处理具有重要意义。本文以山海关飞行实验中安装在同一个航空平台上的偏振扫描仪(POSP)和同时偏振相机(SIPC)为例，提出了一种通过单幅SIPC图像及单扫描圈内POSP星下点邻近数据进行快速视场匹配的方法。将高空间分辨率的SIPC数据通过POSP旋转扫描采集模式下的拖影权重系数模板重采样至与POSP空间分辨率一致，然后度量不同位置的SIPC重采样数据与POSP数据的一致性程度，选取一致性最强的位置作为视场匹配位置。最后通过两台仪器视场匹配时具有的数据相关性获得多场景下数据相关性最高的SIPC像元相对序号作为参考视场匹配位置，将多场景下分别计算的匹配位置与参考位置的平均绝对值误差(MAE)作为视场匹配误差，约为10个SIPC像元，即0.12个POSP像元，满足应用需求。

基于激光回波时频图纹理特征的飞机目标分类方法

作者： 王云鹏   胡以华   雷武虎   郭力仁   来源： 光学学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 回波时频图   飞机目标分类   微多普勒效应   激光探测  

描述： 为实现直升机、螺旋桨飞机和喷气式飞机的激光遥感探测分类,研究了基于时频图的飞机目标微动纹理特征提取算法。根据旋翼微多普勒模型仿真三类飞机旋转部件回波信号,将平滑伪魏格纳维利(SPWV)变换得到的时频分布生成灰度图像。采用OTSU法结合灰度拉伸对图像进行阈值去噪处理,提取目标灰度共生矩阵(GLCM)特征以及Tamura特征,并针对时频图差异进行特征优化,最后使用支持向量机实现飞机目标分类。仿真数据分类结果表明:GLCM特征对噪声表现敏感,经本文方法对时频图去噪,SNR=0dB时的分类正确率可达96.4%。Tamura特征在高信噪比条件下分类正确率较高,但当SNR<5dB后下降明显。因此提取时频图纹理特征可以达到较为理想的飞机分类效果,且利用改进GLCM特征能够实现低信噪比条件下的目标准确分类。

基于激光回波时频图纹理特征的飞机目标分类方法

作者： 王云鹏   胡以华   雷武虎   郭力仁   来源： 光学学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 回波时频图   飞机目标分类   微多普勒效应   激光探测  

描述： 为实现直升机、螺旋桨飞机和喷气式飞机的激光遥感探测分类,研究了基于时频图的飞机目标微动纹理特征提取算法。根据旋翼微多普勒模型仿真三类飞机旋转部件回波信号,将平滑伪魏格纳维利(SPWV)变换得到的时频分布生成灰度图像。采用OTSU法结合灰度拉伸对图像进行阈值去噪处理,提取目标灰度共生矩阵(GLCM)特征以及Tamura特征,并针对时频图差异进行特征优化,最后使用支持向量机实现飞机目标分类。仿真数据分类结果表明:GLCM特征对噪声表现敏感,经本文方法对时频图去噪,SNR=0dB时的分类正确率可达96.4%。Tamura特征在高信噪比条件下分类正确率较高,但当SNR<5dB后下降明显。因此提取时频图纹理特征可以达到较为理想的飞机分类效果,且利用改进GLCM特征能够实现低信噪比条件下的目标准确分类。