摘要：基于面阵互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器成像物理过程,分析成像过程中各种噪声的来源,构建了一套面阵CMOS传感器图像噪声模型,并进行了噪声仿真及效果验证。首先,分析CMOS传感器信号转换过程中产生的噪声;然后,基于噪声特性构建噪声模型,提出该模型的参数标定方法;最后,利用自行设计的面阵CMOS相机在实验室拍摄的图像和航拍图像进行仿真效果验证及对比分析。测试结果表明,所提模型仿真图像与实验室实拍图像之间的信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)、结构一致性(SSIM)的平均相对偏差分别为3.85%、0.99%、1.33%,且与现有的噪声模型仿真结果相比有较小的相对偏差。不同噪声模型参数下航拍图像噪声仿真效果符合理论和实际情况。上述结果充分验证了所提出的噪声仿真模型的有效性。

摘要：对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析,基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO_(2)排放烟羽分布结果,设计可探测像元统计和排放强度估算方法,以1×10^(-6)和4×10^(-6)的卫星反演精度和现有CO_(2)排放强度估算误差为标准,分析不同排放强度和气象条件下监测点源CO_(2)排放所需的最低空间分辨率。理论分析表明:空间分辨率越高,探测到的CO_(2)烟羽越完整,CO_(2)排放强度定量精度越高,对气象和排放强度因素的适应范围越广。探测分辨能力与排放强度成正比,与500 t/h排放强度对应所需的空间分辨率2.0 km相比,3000 t/h排放强度所需的空间分辨率提高至4.5 km;探测分辨能力与风速成反比,静风(风速为0)条件对应所需的空间分辨率为3.0 km,在10.0 m/s风速条件下,所需的空间分辨率为1.0 km。分析成像卫星的分辨能力并说明其适用场景,为未来成像探测数据的CO_(2)排放分辨能力分析和信息解译方法提供理论基础。

摘要：为满足压强敏感涂料(简称“压敏漆”)图像准确、快速的配准需求,提出一种基于无监督学习的压敏漆图像配准方法——PIR-Net。首先,针对风洞环境中零件的大程度形变问题,构造多尺度的网络框架,实现压敏漆图像由粗到细的配准;其次,构造类似U-Net结构的卷积网络,实现图像宏观结构特征和局部细节特征的融合;最后,设计基于结构相似性的损失函数并引入梯度场约束,以提高特征稀疏图像的配准精度。实验结果表明,相较于领域内的典型配准方法,所提方法的归一化互相关指标提高了16.4%,均方误差提高了19.1%。

摘要：针对基于线阵电荷耦合元件(CCD)成像原理的调焦调平系统强实时性、高同步性及高数据率的特点,设计了一种基于串行RapidIO总线协议的光纤通信测试系统。该系统以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,以光纤为传输介质,通过串行RapidIO总线协议完成对调焦调平系统性能验证过程中的指令控制和图像数据传输。基于双存储器(FIFO)缓冲的SRIO接口设计使得该测试系统具有较强的通用性和实用性。测试结果表明,该系统光纤接口数据传输速率达440 MB/s,能够满足调焦调平系统性能验证对数据传输速率及正确性的需求。

摘要：太阳光在地球大气传输过程中产生的散射会呈现出固有的偏振特性,因此利用大气散射偏振态分布特性及其与太阳照射几何以及地表观测几何之间存在的对应关系,为地球大气层内导航提供了可能。然而因气象变化造成的大气组分改变会直接影响光散射分布,从而影响基于偏振态分布的方向定位精度,因此在偏振导航实际应用过程中,其方向指引精度受大气状况影响较大。为研究不同气象条件下天空偏振态变化内在机理,研制了一台天空可见-近红外光谱偏振态自动测量仪。该仪器可按需进行定时段、定天区、多天候天空光谱偏振态测量,采用分时偏振同时分谱非成像测量体制。仪器主要由偏振分析模块、偏振检测方位定位驱动电机、微型光谱仪、GPS定位模块、嵌入式采集控制模块、二维载重转台等部分组成,光谱范围为390~960nm,光谱分辨率为1.5nm,观测视场为3°,光谱线偏振度测量精度优于98.85%,偏振角测量精度优于0.1°,单点观测时间小于9s。经实验室定标和外场测试,表明该仪器可在多种气象条件下稳定观测天空光谱偏振态,其测量数据可用于天空偏振态影响机理相关研究。

摘要：单粒子锁定效应容易引起星载遥感仪器产生故障。针对空间高能粒子辐射环境诱发的偏振遥感相机性能退化问题,利用高能重离子和皮秒脉冲激光对星载偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器开展了试验研究,获得了此类器件的单粒子锁定特点,为工程设计及试验评估提供了参考。试验结果显示:偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器对重离子诱发的单粒子锁定比较敏感,单粒子锁定LET阈值处于4.4~13.4 MeV·cm^(2)·mg^(-1)之间。针对模拟前端芯片LET阈值偏低的问题,提出了一种模拟供电端和数字供电端串联大功率防闩锁限流电阻和在轨定时开关机的设计方法。试验结果表明,该方法可有效避免器件单粒子锁定造成的器件过流烧毁及仪器失效等故障。研究结果可为星载偏振相机用模拟前端信号处理器抗辐射加固设计和单粒子地面模拟实验方法的建立提供技术基础与保障。

摘要：目前商品化的显微物镜的适用波段范围无法满足360~1000 nm波段范围的相关光子光斑的测量要求。从复消色差基础理论出发,研究了复消色差玻璃组合的选择方法,得到了二级光谱校正效果较好的玻璃组合。采用全球面折射式、无穷远校正的结构型式,设计出一款放大倍率为20倍、数值孔径为0.3、工作距离为10 mm、齐焦距为60 mm、视场为0.66 mm、工作波长范围为360~1000 nm的平场复消色差显微物镜。调制传递函数曲线在80 lp/mm处接近衍射极限,场曲校正满足平场的国际标准,其余成像指标也接近衍射极限。公差分析结果表明,该显微物镜满足设计和实际加工要求。

摘要：原始SIFT算法采用不同参数的高斯核取差,是对图像空间性质的一种测量方法.本文在光谱维度上取差,用光学系统在光谱维度上的差异作为图像空间性质的测量方法;传统SIFT方法及大量的改进方法只统计以特征点为中心的邻域范围内图像块的像素信息,文中将匹配过程分为2个步骤,首先利用邻域范围内的图像块像素信息进行粗匹配,然后选取排序后相似程度最高的4组匹配对作为基准匹配对,对特征点进行二次校验.仿真结果表明文中的设计方式显著增加了检测到的特征点数量,有效剔除了错误匹配.

摘要：卫星对地遥感观测中,云和冰雪地表是两个重要的观测对象,由于它们辐射特性的相似性,使得冰雪区域上空云检测存在困难。针对高光谱观测卫星(高分五号02星)偏振载荷的数据特征,本文设计了一套冰雪上空云检测算法。该算法利用高分五号偏振载荷大气气溶胶多角度偏振探测仪和高精度偏振扫描仪的在轨探测多角度多光谱偏振辐射数据,协同进行云检测。首先,通过氧A带吸收通道的表观压强检测进行云和冰雪的初步区分,在此基础上利用多角度偏振散射特性进行冰雪上空的水云检测,利用卷云波段检测提高了冰雪上空的卷云检测效果,最后通过对常用的NDSI归一化雪指数进行改进,提高了冰雪上空的冰云检测精度。以格陵兰岛和南极区域为例,进行了冰雪上空云检测实验,并与成像时间相近的MODIS产品云掩膜产品MOD35进行比对,一致性分别为83.3%和94.4%。结果表明,本文提出的算法能够有效检测冰雪上空的云像元。

摘要：地球大气与气候变化密切相关,且影响着人类健康和生态环境,大气监测具有重要意义。大气气溶胶散射辐射的偏振敏感性为光学偏振遥感技术应用于大气探测提供了新思路。结合我国航空遥感系统技术发展和环境大气遥感监测需求,提出了一种航空大气多角度偏振探测方法,突破集束式偏振光学系统设计和偏振定标等关键技术,研制了大气多角度偏振辐射计。首先,介绍辐射计偏振探测原理,讨论光学系统方案设计,分析辐射计多角度探测和定标精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响;其次,利用标准偏振光发生器和绝对辐射定标系统,对辐射计偏振测量精度进行验证,并得到绝对辐射定标不确定度;再次,针对辐射计航空遥感模式,研发专门的多角度多光谱偏振探测数据处理系统;最后,开展外场实验分析,通过航空与地面同步观测实验,验证了辐射计各项指标。研究结果表明:辐射计的绝对辐射定标不确定度优于4%,偏振测量精度优于0.5%,同步比对站点的大气气溶胶光学厚度反演精度优于0.05。该辐射计获取的偏振数据可反演得到大气气溶胶光学厚度等参数,满足区域环境大气监测应用需求。