李兴华[1]2000年在《高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术研究》文中研究说明本文详细讨论了高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术的重要意义和实现方法，并给出了一种直接评价像移补偿系统补偿效果的方法。 文章首先系统地概述了空间摄影相机的分类方法、发展历史和设计特点；介绍了高分辨力空间摄影相机的主要特点和主要技术难点，指出像移补偿技术是高分辨力空间摄影相机研制中的关键技术；进而介绍了对像移补偿系统的基本要求、一种机械式像移补偿系统的结构及补偿机构变负载力矩、变惯量的特点并简要概述了控制理论的发展现状和变负载机构的控制方法。 论文给出了与像移速度计算有关的各参数的分布特性，并采用蒙特—卡洛法对像移速度计算误差进行了仿真分析。仿真结果表明像移速度的计算误差基本附合正态分布，并基于这一结论设计了简单的卡尔曼滤波及野值剔除方法。仿真结果表明，所采用的方法是有效的。 针对像移补偿机构的结构特点，论文详细分析了负载力矩及转动惯量的主要影响因素和变化规律并采用仿真计算方法给出工程实际中负载力矩及转动惯量随像移补偿机构放置倾角不同而变化的情况。根据分析的结果提出了采用锁频控制与采用神经网络负载力矩复合补偿控制相结合的控制方法 论文给出了有关神经网络逼近能力和推广能力的基本理论并根据补偿机构不同放置状态下的负载力矩对给出的神经网络进行了训练，训练结果和补偿控制实验表明所建的神经网络能够满足工程实际要求。 针对像移补偿系统总体补偿效果评价的难题，文章分别给出了电控系统和机电系统像移补偿效果的评价方法并对实际的补偿效果进行了评价。进一步证明了所采用的控制方案是简单、实用的。
刘明[2]2004年在《基于图像复原的航空摄影前向像移检测及补偿技术研究》文中认为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。
里程遥[3]2001年在《LMK航空摄影机前向运动补偿控制系统分析与设计》文中进行了进一步梳理本文详细论述了LMK航空摄影机前向运动补偿控制系统的工作原理和实现方法，指出前向运动补偿控制系统是实现高分辨力摄影的关键。 文章首先系统的概述了航空摄影机的分类方法、发展历史、设计特点，重点突出了本文所涉及的LMK航空摄影机前向运动补偿控制系统的由来、方法及其基本技术要求。 前向运动补偿控制系统实际上是采用了锁相控制技术的速度控制系统，论文详细论述了锁相控制技术的基本原理和实现方法。通过对LMK航空摄影机原像移补偿系统自身特点的分析，本人建立起了整个补偿控制系统的数学模型，在此基础上，论文从时域和频域两个角度出发，系统地评价了原系统的控制精度、同步时间、同步范围等工作性能参数，从而为前向运动补偿控制系统的再设计工作确定了技术经济指标和主要的控制参数。 在对LMK航空摄影机像移补偿控制系统的再设计工作中，本人设计出了新的补偿电路线路板，并进行了几项典型的实验研究和前向运动补偿效果评价，经过外场飞行试验，进一步证明了该设计的可靠性、可行性、实用性。 最后，本人利用TMS320F240DSP处理器的部分资源，对前向运动补偿控制系统的软件实现方法进行了研究和探讨，取得了较为满意的控制效果，为今后航空摄影机电控系统的设计工作打下了基础。
刘志明[4]2014年在《长焦距斜视航空相机图像拖影与扭曲补偿技术研究》文中研究指明航空成像与测量技术是20世纪发展起来的一个新学科，它利用航空机载光学系统和光电耦合器件来遥测和侦察地面景物信息，主要应用于战前军事侦察和战后军事打击评估，对我国国防发展具有相当重要的意义。机载光电设备与星载航天光电设备的不同之处在于，飞机的机动性大，飞行振动和姿态不平稳，造成遥感器光轴指向产生晃动，在曝光时间内光轴无法指向固定目标，造成同一景物在CCD的不同像元上成像，产生像拖影及扭曲现象，导致了飞行分辨率的降低。虽然航空相机与载机平台之间安装有减震器，但是一般被动减振只能大幅抑制较高频率的扰动，对于低频扰动减振效果不明显，不能完全满足长焦距光学系统的隔振要求。针对图像拖影问题，本文分析像拖影产生原因并建立了数学模型，定量分析了像拖影对调制传递函数的影响。针对图像扭曲问题，建立了飞行速度、高度及目标水平倾角与俯仰轴补偿速度之间的几何模型，分析了外界扰动对图像扭曲的影响。通过模型建立和参数分析，得出了俯仰轴控制系统的动态和稳态性能指标及鲁棒性要求。针对正弦扰动构建了动态补偿器，得到扰动抑制控制律，并证明了最优扰动抑制控制器解的存在性。通过仿真试验，对没有干扰反馈的LQR法、具有干扰反馈的LQR法和动态反馈算法进行了对比，结果表明动态反馈算法对外部正弦扰动具有较强的抑制性，输出更加平稳。将飞机前向飞行引起的视轴运动补偿问题归结为近似最优输出跟踪问题，构建动态补偿器，求解矩阵方程得到近似最优控制律，通过仿真及部分试验，对状态反馈法、前馈-反馈法和动态反馈算法进行了对比，结果表明在外部正弦扰动的作用下，采用动态反馈算法，系统的输出干扰量最小。分析了空域-频域同步性对摆扫方向的像拖影和扭曲的影响。介绍了三种行转移信号产生的方法：1、基于光电轴角编码器细分抗微扰动法；2、基于希尔伯特黄变换的陀螺信号滤波抗扰法；3、结合光电轴角编码器及陀螺优化处理法。并分析了每种方法的适用性和抗干扰效果。当俯仰运动0.8°/s做0.2Hz低频正弦运动时，动态补偿反馈法使正弦信号干扰量对输出的标准差为0.0688°/s，相机分辨率为58.4lp/mm；在量级为2G(重力加速度)的振动环境下成像，采用动态补偿算法进行扰动抑制，俯仰轴上的速度残差为0.14°/s，相机分辨率为43.89lp/mm。振动台以0.5G量级微振动，基于编码器鲁棒设计的行转移信号发生器输出不受该量级的振动影响，相机分辨率为58.4lp/mm。振动台以2G量级振动后，该方法无法抑制干扰。振动台输入量级为2G时，基于希尔伯特-黄变换的行转移信号发生器使陀螺的输出波动范围大幅减小，峰峰值被削弱到0.12°/s，行转移信号的频率波动范围缩小到2KHz，稳速滤波效果非常的明显，相机分辨率为49.3lp/mm。采用优化行转移信号发生器法，提高了信号对外界振动的环境适应性、鲁棒性及实时性，图像上也不会出现压缩、拉伸现象及拖影现象。相机分辨率为55.2lp/mm。通过飞行试验验证，飞行海拔高度15863米，遥感图像可以分辨铁道枕木，(枕木间距约0.3m),航空遥感器的焦距为1.5m，其分辨率优于45lp/mm。本论文研究工作表明，论文提出的研究方法有效补偿干扰造成的图像拖影和扭曲现象，对于提高该相机成像质量具有重要的意义。
杜言鲁[5]2017年在《一种长焦距航空相机振动隔离技术研究》文中研究说明20世纪以来,航空成像与测量技术得到了快速发展,已广泛应用于资源普查、地形测绘、军事侦察等诸多领域。为获取地面景物的高分辨率图像和地理位置信息,航空相机光学系统的焦距越来越长,此时振动已成为影响航空相机成像质量与测量精度的重要因素。本文结合某型长焦距斜视航空相机,分析了振动对相机成像质量与测量性能的影响,为提升相机动态成像性能,对振动隔离技术进行研究,主要包括以下几个方面的内容:根据长焦距斜视航空相机的工作原理,建立了摆扫成像过程中物点与像点间的映射关系,推导出斜视成像下振动像移模型,对线振动、角振动引起的振动像移进行分析,指出角振动(尤其是横滚轴方向的角振动)是影响相机成像质量的主要因素。为客观地评价振动对相机成像质量的影响,建立了振动像移与系统光学传递函数间的量化关系。着重分析了正弦振动、随机振动下的动态调制传递函数,对振动引起的图像模糊程度进行评价;针对正弦振动,提出一种基于第一类贝塞尔函数的动态调制传递函数计算方法;针对随机振动,提出基于谱密度函数复现时域随机信号的动态调制传递函数数值计算方法。采用曝光时间内像移函数的一阶统计矩,对图像几何变形进行评价;分析了同等振动幅值下图像几何变形随振动频率的变化情况,指出高频振动主要导致图像模糊,低频振动引起图像几何变形。为直观地反映摆扫方向和垂直于摆扫方向上的振动像移引起的图像退化情况,根据TDICCD工作原理,建立图像退化仿真模型;指出摆扫方向上的振动引起图像拉伸或压缩,垂直于摆扫方向上的振动导致图像拖影、扭曲。依据机载惯导系统测量出的载机位置、姿态信息以及相机俯角、位角信息,根据齐次坐标变换理论和地球椭球计算理论,提出一种直接对地目标定位算法;着重分析了相机与载机间减振器角振动误差对目标定位精度的影响,指出横滚轴方向角振动误差对目标定位精度影响严重,给出了提高目标定位精度的措施。结合振动环境下长焦距航空相机成像性能分析需求,为量化分析载机随机振动、振动隔离系统、振动传递效率以及残余振动对相机成像质量的综合影响,建立了一种基于功率谱的振动隔离与成像性能分析模型,并采用MATLAB软件编写了仿真分析界面,对长焦距航空相机振动隔离与成像性能进行了仿真分析。为提升振动隔离性能,对相机减振系统进行了分析、设计与试验。通过建立相机减振系统的振动分析模型,得出无振动耦合时减振系统刚度、阻尼以及安装间距间应满足的量化关系,为减振系统设计提供理论指导。为实现减振系统具有较低的固有频率(6Hz),选用金属螺旋弹簧作为弹性支撑元件;选用可调式旋转液体阻尼器,提供附加阻尼并实现减振系统阻尼可调,对减振系统中旋转液体阻尼器的布置以及阻尼值选取给出了设计方法。采用多体系动力学分析软件分析了减振系统的频率特性和振动耦合特性。通过正弦扫频试验,对减振系统的固有频率和传递率曲线进行测试,与仿真分析结果一致。通过随机振动试验,测试随机振动下减振系统的动态响应,测得减振系统隔振效率达到92.2%;采用自准直仪对角振动信号进行测量,分析了在不同阻尼系数下减振系统的振动耦合程度,通过调节各旋转液体阻尼器的阻尼值,可在一定程度上减小耦合出的角振动幅值。最后通过成像试验,验证了该减振系统可满足长焦距航空相机隔振性能要求。本论文中建立的基于功率谱的振动隔离与成像性能分析模型,可用于预估振动环境下相机的成像质量,对振动隔离系统设计具有一定的指导意义。通过对相机减振系统进行分析、设计与试验,提升振动隔离性能,使得在复杂振动环境下航空相机高分辨率成像。
程晓薇, 车英, 薛常喜[6]2009年在《CCD数字航空相机高分辨力成像关键技术与发展》文中指出介绍了国外最新航空CCD相机的发展状况。根据世界航空CCD相机的发展概况,全面分析了高分辨率航空CCD相机的各关键技术;就像移补偿、振动控制、自动调焦技术、光学系统以及图像数据采集等问题进行详尽的阐述,并研究了各关键技术实现途径;最后指出了航空CCD侦察相机未来的发展趋势和方向。
曹正礼[7]2007年在《三线阵CCD相机偏流角补偿研究》文中指出本文针对三线阵CCD卫星在轨对地摄影过程中存在的偏流角问题,进行偏流角补偿的研究。介绍了偏流角的产生及其对三线阵CCD相机的成像的影响。在充分分析偏流角产生因素的基础上,给出任意轨道卫星在轨运行时的偏流角,进而分析偏流角的特征,通过卫星姿态调整对偏流角进行有效补偿,在得出的卫星姿态调整量的基础上给出在一定时间内对地成像的有效面积。以误差四元数描述卫星姿态跟踪方程。设计了两种实现卫星姿态跟踪的控制器。第一种控制器在传统变结构控制器的基础上加入了自适应和模糊环节,自适应环节能够有效地补偿卫星在轨运行期间的干扰力矩影响,但不能消除变结构控制器存在的抖振问题,在加入模糊环节后能够有效地抑制抖振现象。第二种控制器是在考虑卫星转动惯量存在不确定部分的情况下加入一个补偿环节,通过仿真分析该方法能够在星体转动惯量存在不确定量的前提下最终达到稳定状态。最后设计了偏流角补偿的姿态跟踪控制系统,通过比较发现:以第一种控制器实现的补偿系统比第二种方法的有效成像面积大,但第一种控制系统需要的控制力矩比第二种系统要大的多,因此实现起来比较困难。相比较第二种控制系统能够快速的达到收敛,而且要求的控制力矩不大,能够满足偏流角补偿的要求。
李刚[8]2011年在《航空成像去运动模糊技术研究》文中研究说明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。
潘秋月[9]2013年在《五自由度并联调姿平台机构学研究》文中进行了进一步梳理航天器在轨运行过程中，易受扰动产生位姿偏移，影响所搭载的相机、望远镜等设备的指向精度，因此设计能够及时补偿这种偏移的调姿平台，对航空航天工程领域具有重大的实际应用价值。一般的串联调姿平台易于实现大转角、轻载调姿，不适用于对存在转动和移动自由度耦合的负载进行位姿调整。相比之下，并联机构在这方面有很大优势。本文针对航天摄影设计了一种新的并联调姿机构，并通过对该机构进行的一系列分析计算及仿真研究，验证了其良好的性能。作者首先对航天器的运动规律及扰动来源进行了研究，并以此为依据，设计了五种并联调姿平台机构构型方案。通过对各构型方案结构形式以及运动规律的比较，认为5-URS/US机构综合性能最佳，选定为并联调姿平台机构模型。接下来，作者对5-URS/US机构的自由度、耦合运动特征及输入的合理选取开展了进一步分析，并运用机器人学的相关理论对并联调姿平台机构进行位置分析，建立了平台的位置映射关系，并通过搜索法求出了机构的工作空间并绘制了工作空间图谱。结合并联机构学理论与螺旋理论，对并联调姿平台机构进行运动学分析，求解出该机构的一、二阶运动影响系数，据此建立了该机构的运动学模型，并结合数值实例，验证了模型的正确性。最后，对并联调姿平台机构进行了奇异位形分析。编程计算该机构的奇异空间并使用图标方式对其进行了描述，通过对最大最小刚度编程计算对所得奇异空间进行验证，得出了机构的奇异种类和位置。通过机构雅克比矩阵条件数对机构进行了性能分析及评价，提出并联调姿平台机构的性能评价指标。并且，作者利用Adams软件对并联调姿平台机构进行运动学仿真分析，验证了理论模型及以上编程计算的正确性
王国辉[10]2001年在《空间相机胶片传输控制系统研究》文中研究指明等量牵引式输片机构由三部分组成——供片系统、收片系统和量片系统，供片、收片系统均为一个张力伺服系统，量片系统是一个画幅控制系统。三个系统各自独立又彼此联系，量片系统的量片操作对供片、收片张力伺服系统是外来的干扰，且扰动力很大。量片系统的主要任务是在规定时间内完成量片。量片系统的驱动元件为步进电机，为此对步进电机升降频方法进行了简要分析，并根据分析结果结合本系统情况设计了量片步进电机速度曲线。供片、收片张力伺服系统具有变参数、变负载、强扰动的技术特点，解决这些问题是本论文的重点内容。通常情况下，在解决低频强扰动、变负载问题方面，最有效的方法是采用按扰动补偿的复合校正方式。本文提出了一种扰动复合补偿控制的方法，其基本思路是：通过某种方法获得较为理想的补偿信号No（t），在系统受到扰动时，能够向系统输入补偿信号No（t），从而达到对系统补偿的目的。补偿信号包括如下参量：延迟时间、补偿周期、补偿时间和补偿数据，文中详细论述了确定补偿参量的方法及过程。提出了两种实现补偿控制的具体方式，并对两种方式进行了详细论述。在其中一种方式中，需要采用一种计算方法对补偿参量进行实时处理，本文给出了采用线性插值法对补偿参量进行处理的方法。实验证明所用的方法对提高张力控制精度非常有效。
参考文献：
[1]. 高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术研究[D]. 李兴华. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2000
[2]. 基于图像复原的航空摄影前向像移检测及补偿技术研究[D]. 刘明. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2004
[3]. LMK航空摄影机前向运动补偿控制系统分析与设计[D]. 里程遥. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2001
[4]. 长焦距斜视航空相机图像拖影与扭曲补偿技术研究[D]. 刘志明. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所). 2014
[5]. 一种长焦距航空相机振动隔离技术研究[D]. 杜言鲁. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2017
[6]. CCD数字航空相机高分辨力成像关键技术与发展[J]. 程晓薇, 车英, 薛常喜. 电光与控制. 2009
[7]. 三线阵CCD相机偏流角补偿研究[D]. 曹正礼. 哈尔滨工业大学. 2007
[8]. 航空成像去运动模糊技术研究[D]. 李刚. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2011
[9]. 五自由度并联调姿平台机构学研究[D]. 潘秋月. 燕山大学. 2013
[10]. 空间相机胶片传输控制系统研究[D]. 王国辉. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2001
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