国家高技术研究发展计划(2009AA7010102)
- 作品数：20 被引量：151H指数：8
- 相关作者：修吉宏黄浦张雪菲刘志明李友一更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院中国科学院研究生院更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术电子电信机械工程更多>>
- 全帧CCD相机时间延迟积分模式下的图像缺损被引量：6
- 2014年
- 长焦距面阵CCD相机以TDI模式进行动态横向多幅扫描成像时,行转移频率高或者曝光时间长会使图像输出有明显缺损,从而影响图像的判读。为解决这一问题,分析了全帧CCD相机TDI模式的工作原理,分析认为快门曝光过程中CCD存在的无效TDI转移是导致输出图像出现缺损的主要原因。通过实验验证了分析结果,并提出保证CCD曝光过程中TDI转移与机械快门曝光精确同步的方法来消除无效TDI转移。据此设计了光电同步定位法进行曝光控制,并研制了相应的快门光电同步装置。成像实验结果显示,该方法可将图像缺陷区域控制在15列像元内,解决了面阵CCD在TDI模式下输出图像的缺损问题,提高了图像判读精度。
- 冷雪张雪菲李文明孙翠羽陈浠惠
- 关键词：CCD相机
- 大面阵CCD相机图像信号模拟器的设计被引量：8
- 2013年
- 面阵CCD相机需要增加光学镜头并在时序控制电路驱动下才能输出图像,给图像采集、存储等图像处理实验带来不便。在分析面阵CCD(M22)的特性和时序的基础上,设计了一种基于现场可编程门阵列FPGA的大面阵CCD模拟器,把一幅标准图像预先存储放在FLASH中,上电初始化后,再把该图像从FLASH拷贝到SDRAM中,根据相应的指令,在时钟的下降沿把SDRAM中图像信息按照Camera link协议输出,并对像素时钟进行计数,产生行同步信号。实验结果表明,面阵CCD模拟器符合M22相机的输出时序要求。模拟器的设计与实现为图像采集和存储等实验提供了支持和保证,缩短了工程上的调试时间。
- 李清军刘志明汪龙淇杨永明
- 关键词：FPGA
- 数字微镜器件视频显示性能分析被引量：10
- 2013年
- 相比于阴极射线管投影和液晶显示技术,基于数字微镜器件(DMD)的显示系统有其自身的优势,对DMD在视频显示应用中的灰度调制、颜色控制及其显示性能进行了深入研究。在简要介绍DLP Discovery4100组件工作原理及空间灰度调制法和时间灰度调制法的基础上,给出了基于时间灰度调制的彩色视频颜色控制方法:将帧周期均分为R、G、B三个时间段,在每个时间段依据相应颜色分量灰度值控制DMD微镜在各个位时间的状态。以DLP Discovery4100DMD组件为例,深入分析了基于DMD的视频显示系统所能实现的灰度级与帧频、DMD类型的关系。分析结果显示:在实现相同灰度级时,三DMD彩色视频显示系统能够达到的最大帧频与灰度视频显示系统相同,而单DMD、双DMD彩色视频显示系统能够达到的帧频约为灰度视频显示系统的1/2、1/3。分析结果为视频显示系统设计提供了理论依据。
- 徐正平王德江黄厚田姚园李军
- 关键词：数字微镜器件视频显示
- 长焦距光学系统中反射光路的设计与装调被引量：1
- 2015年
- 针对双高斯型长焦距光学系统后工作距离较长的特点,在光学系统的后工作距离内设计两块反射镜折转光路,缩小光学仪器的尺寸,节省仪器空间和质量。通过反射作用矩阵计算分析了加入两块反射镜后,系统成像不改变。设计了精密螺纹幅微调机构,用于调整反射镜的俯仰和方位角度,调整后固定;设计了十字线和辐射状相结合的像面标定工装及多显微镜组合使用的装调观察工具,提高了装调效率。规划出粗、精相结合的对无穷远目标标定的装调方法,最终标定像面。所使用的设计方案和装调方法在实际工作中切实可行。
- 张继超李大伟
- 关键词：长焦距反射镜
- 航空相机镜筒位置控制的扰动估计与补偿被引量：8
- 2012年
- 在航空相机镜筒速度内环设计了自抗扰控制器,以减小镜筒内偏心凸轮机构的运动对镜筒的扰动。采用扩张状态观测器对扰动进行实时估计,并生成扰动补偿量抵消扰动的影响。首先,分析了凸轮机构的运动对镜筒扰动的特点。然后,建立了镜筒的数学模型,基于带宽的单参数化设计思想设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制律,设计了镜筒位置控制器。最后,在镜筒上对控制器的抗扰动性能进行了验证,并与目前航空相机常用的一阶平方滞后超前校正法进行了比较。结果表明,采用自抗扰控制能将凸轮机构对镜筒的扰动偏差减小为传统方法的50%左右。在提高系统抗扰动性能的同时,控制器增益减小约2个数量级,大大降低了对控制器增益的要求,提高了系统的稳定性,对改善航空相机控制系统的抗扰动性能及降低控制器设计难度具有较高的实用价值。
- 黄浦修吉宏李军李军陈黎
- 关键词：航空相机镜筒自抗扰控制扩张状态观测器
- 具有人机交互界面的步进电机控制器设计被引量：5
- 2012年
- 为便于工业应用,设计了具有人机交互界面的步进电机控制器。该控制器具有独立的编程指令。用户可通过PC机运行的程序编译软件完成应用程序的编写、自定义图像的选取及寄存器参数的设置。程序编译软件将上述信息通过串行总线传送给步进电机控制器,并保存在非易失性存储器中。步进电机控制器读取、解译并执行应用程序。该系统中配置有液晶显示器,实时显示操作信息;同时配有键盘,便于用户在工业现场修改应用程序或寄存器参数。整个系统以片上外设丰富的Cortex-M3核ARM芯片为核心,对系统指令、人机交互键盘、非易失性存储及LCD显示模块的设计进行了详细分析,并给出了系统设计显示结果。结果显示:LCD显示信息与用户按键命令同步,非易失性模块数据存储可靠,系统运行结果良好。
- 徐正平徐永森匡海鹏
- 关键词：人机交互步进电机控制器液晶显示器非易失性存储器
- 大面阵彩色CCD航测相机成像非均匀性校正被引量：18
- 2013年
- 以某型大面阵彩色电荷耦合器件(CCD)航测相机为研究对象,通过分析其成像过程的各个环节,提出引起相机成像非均匀性的各个因素,并根据分析结果提出光学系统引起的照度差异是导致相机成像非均匀性的主要原因。通过实验室内辐射定标的方法,完成相机暗电流噪声、成像非均匀程度及像元响应度的检测。非均匀性度量结果表明,图像中各彩色像元成像非均匀性均比较严重,尤其是红色像元达到17%,必须予以校正。响应度检测结果显示,相机R、G、B颜色通道各个像元的响应度在工作谱段范围内均呈线性变化趋势,但中心区域像元响应度明显高于边缘区域。通过分析各像元点响应特性的分布规律,提出基于辐射响应特性的非均匀性校正方法,获取各像素点的反演辐射亮度并依据反演辐射亮度的变化,分区域选取进行校正曲线拟合的像素集合。利用最小二乘法获得拟合校正曲线,并对大面阵彩色CCD航测相机的地面成像图像进行了非均匀性校正,其校正效果优于传统的两点校正法。非均匀性度量结果表明,校正后积分球图像的非均匀性降低到4.3%以下,其中红色通道像元非均匀性降低到1.79%,可满足工程实践要求。
- 修吉宏黄浦李军李友一
- 关键词：图像处理辐射定标非均匀性校正
- 全景式航空相机的离散滑模控制被引量：3
- 2012年
- 为了提高全景式航空相机镜筒速度控制系统的动态特性,使其具有响应速度快且超调小的特点,本文提出一种基于降维状态观测器的离散滑模控制方法,对镜筒角速度、角加速度进行观测,并对其速度系统进行控制.针对高氏趋近律带来的控制抖振和稳态抖振问题,本文采用幂次函数趋近律的方法,并对这种方法进行了无抖振理论分析以及稳定性证明.最后以某全景式航空相机作为实验平台,将基于幂次函数趋近律的离散滑模控制应用到镜筒速度控制系统中.实验结果表明,本文提出的控制方法能够有效地减小系统的抖振,使镜筒速度控制系统表现出良好的动态品质.
- 张雪菲丁亚林李昕阳陈志超
- 关键词：降维状态观测器角速度角加速度趋近律离散滑模控制
- TDICCD光子响应非均匀性噪音分析与测量(英文)被引量：4
- 2012年
- 探测器光子响应非均匀性噪音会降低低照度情况下遥感成像系统的成像质量.针对这一现象,本文首先结合探测器的物理性质,对各种噪音源进行了研究;建立了TDI CCD不同级数下的光子响应非均匀性噪音模型,随着曝光量的增加,光子响应非均匀性噪音也线性增加.其次根据曝光级数越多TDI CCD对非均匀性噪音的平滑效应越明显这一现象,提出一种光子响应非均匀性系数与曝光级数之间的关系式,并给出了利用TDI CCD输出图像提取光子响应非均匀性噪音的方法.最后建立了试验系统,通过试验对测试获得的光子响应非均匀性噪音与理论分析计算得出的结果进行了分析.
- 王德江沈宏海宋玉龙赵嘉鑫
- 状态观测器在航空相机中的应用被引量：1
- 2012年
- 为了提高航空相机在摆扫方向上的成像分辨率,提出了一种基于状态观测器的加速度反馈控制方法,并对该方法的相位特性以及鲁棒性进行分析研究。首先,对镜筒角速度的测量元件光纤陀螺进行参数标定,采用频域法建立俯角控制系统的数学模型。其次,设计镜筒角加速度状态观测器,并提出了将状态观测器和牛顿预测器相结合的方法,解决了估计算法的相位滞后问题,进一步提高了估计角加速度的响应频带。最后,通过将观测到的角加速度信息构成加速度反馈控制系统,并且应用于某型长焦距倾斜CCD相机的俯角速度控制系统中。实验结果表明:基于状态观测器的加速度反馈控制方法能够显著地提高俯角控制系统的动态响应特性以及稳态精度。当俯角控制系统受到阶跃型的外界扰动时,镜筒的角速度出现了宽度为0.2 s的脉冲型波动,且幅值仅为采用超前-滞后控制方法的1/2。本文所述的控制方法具有较强的鲁棒性,适于工程应用。
- 张雪菲丁亚林匡海鹏詹磊
- 关键词：航空相机状态观测器角加速度预测器
