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面阵CCD航测相机成像模型与处理技术

2020-11-22阅读(981)

面阵CCD航测相机成像模型与处理技术

论文摘要

成像处理模型是CCD航测相机研制和工程应用中需要重点研究的内容，成像模型的差异，是设计不同风格数字航测相机的基础。本文综合考虑空间几何分辨率、影像刈幅、彩色成像等要素，重点探讨了大面阵彩色CCD航测相机成像理论模型和成像处理技术，样机系统的实验及应用验证了该模型的正确性和适用性。论文的主要内容包括： 1．系统地分析和总结了当前主要数字航测相机的分类、适用领域以及相机的结构组成与成像原理，建立了我国第一台实用型大面阵彩色CCD航测相机的成像模型，并对大面阵彩色CCD航测相机的关键参数进行了详细设计。 2．研究了多面阵CCD影像像方拼接模型，详细地分析了在兼顾地面起伏、航摄飞行高度等因素的情况下，由多个小面阵CCD影像拼接成统一投影中心的虚拟影像所产生的像方拼接误差，以及拼接误差对测量精度的影响。通过对分通道影像配准误差的分析，建立了大面阵彩色CCD航测相机彩色合成影像的理论基础。 3．提出了基于随机序列分析的模拟运动影像拼接算法，较好地消除了由于采用分通道并行转移影像数据所带来的影像拼接缝。实验证明，该算法能够有效地使拼接后各条带影像的整体亮度和反差保持一致。 4．针对大面阵CCD芯片成像时所产生的各种不良反应，采用多种滤波的方法消除影像中存在的瑕点像元；运用点运算函数完成对病态像元的影像校正；通过对CCD影像进行比特规则化与影像增强处理，使影像具有更佳的目视观察效果。 5．在系统需求分析和结构分析的基础上，运用软件工程化开发的建模技术，设计并实现了一套大面阵彩色CCD航测相机的组件式数据处理软件系统。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 数字航测相机的技术现状
  • 1.2.1 ADS40数字航测相机
  • 1.2.2 DMC数字航测相机
  • 1.2.3 UltraCamD数字航测相机
  • 1.2.4 数字航测相机的主要特点分析
  • 1.3 论文主要内容和组织
  • 第二章 多面阵CCD影像像方拼接模型
  • 2.1 引言
  • 2.2 数字航测相机多个面阵CCD的排列方案
  • 2.3 摄影光束之间的相对方位
  • 2.3.1 相邻相机绕y轴旋转φ角
  • 2.3.2 相邻相机绕x轴旋转ω角
  • 2.4 多幅CCD影像拼接模型
  • 2.4.1 建立坐标系
  • 2.4.2 确定虚拟地主点D成像在相邻倾斜相机上的像点坐标
  • 2.4.3 确定像点d1和d2在虚拟影像上的变换坐标
  • 2.4.4 地面上高于高程起始面的点在虚拟影像上的拼接误差
  • 2.5 实验设计
  • 2.6 实验分析与结论
  • 2.6.1 分析
  • 2.6.2 结论
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 分通道影像配准误差分析
  • 3.1 引言
  • 3.2 “3+1”面阵CCD航测相机结构
  • 3.3 RGB三波段成像的同名像点之间的相对移位
  • 3.4 RGB分通道影像上同名像点配准误差对彩色影像合成的影响
  • 3.5 高差/飞行高度之比值与分通道影像同名像点移位较差的关系
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 多通道转移影像不一致性及消除方法
  • 4.1 基于影像统计特性的影像拼接
  • 4.1.1 基于直方图均衡化的影像拼接
  • 4.1.2 基于影像规定化的拼接技术
  • 4.2 基于随机序列分析的影像模拟运动拼接
  • 4.3 实验结果与分析
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 瑕点像元消除算法与CCD影像比特规则化
  • 5.1 大面阵CCD芯片瑕点像元参数
  • 5.1.1 邻域平均法
  • 5.1.2 空域低通滤波法
  • 5.1.3 中值滤波法
  • 5.1.4 多进制小波滤波法
  • 5.2 病态像元的影像校正
  • 5.3 CCD影像比特规则化与影像增强
  • 5.3.1 CCD影像比特规则化
  • 5.3.2 面向任务的影像增强方法
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 大面阵彩色CCD航测相机关键参数设计
  • 6.1 摄影物镜的基本参数
  • 6.2 像元地面分辨率与覆盖范围
  • 6.3 航向重叠率对拍摄间隔的要求
  • 6.4 像点位移与曝光时间
  • 6.4.1 摄影比例尺
  • 6.4.2 像移补偿分析
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 数据处理软件系统的设计与实现
  • 7.1 系统的需求分析
  • 7.1.1 系统功能性需求分析
  • 7.1.2 系统的非功能性分析
  • 7.2 系统的用例分析
  • 7.2.1 用例模型
  • 7.2.2 构建用例模型
  • 7.2.3 细化系统用例
  • 7.3 系统框架设计
  • 7.4 系统功能实现
  • 7.4.1 COM组件技术
  • 7.4.2 组件式应用系统开发
  • 7.4.3 用户界面设计
  • 7.5 本章小结
  • 第八章 面阵CCD航测相机系统综合试验及数据处理
  • 8.1 面阵CCD航测相机系统
  • 8.1.1 相机系统总貌
  • 8.1.2 安装在飞机上的相机系统
  • 8.1.3 技术、仪器性能指标
  • 8.2 飞行试验
  • 8.2.1 综合试验概述
  • 8.2.2 试验结果与分析
  • 8.3 数据处理
  • 8.3.1 影像8位规则化处理
  • 8.3.2 影像匀光处理
  • 8.3.3 通道效应消除处理
  • 8.3.4 全色影像瑕点像元消除处理
  • 8.3.5 彩色合成处理
  • 8.3.6 影像融合处理
  • 8.3.7 正射影像制作
  • 8.4 本章小结
  • 第九章 总结与展望
  • 9.1 总结
  • 9.2 展望
  • 参考文献
  • 作者简历 攻读博士学位期间完成的主要工作
  • 致谢

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