设计了一套CCD航空相机动态分辨率检测系统, 系统入瞳直径D=200 mm, 焦距f′=2 000 mm, 视场角2ω=5°, 利用光学设计软件Zemax进行仿真, 设计结果表明, 在奈奎斯特频率为40 lp/mm的情况下, 调制传递函数曲线值均高于0.5。采用波差法校正由长焦距所引入的二级光谱, 同时, 引入分辨率尺的概念, 将每一块单独的分辨率板采用拼接的方式制作成300 mm×24 mm的分辨率尺, 令分辨率尺在电机的带动下作匀速直线运动来模拟动态目标。该测试系统的设计能够在模拟飞机飞行的状态下, 对其动态分辨率进行检测, 检测精度1″,可广泛用于测绘、**侦察和航空航天等领域。

设计了一套焦距f′=10 mm~500 mm的高变倍比变焦光学系统。以正组机械补偿原理为基础, 通过高斯光学计算, 给出合理的初始结构和高斯解。系统引入2个新型非球面, 使系统具有更大的自由度, 并有效校正光学系统中的像差, 减小系统复杂度, 对实现高变倍比变焦系统尤为有利。采用一组双层谐衍射元件来校正长焦所带来的二级光谱, 减少了透镜片数, 使系统更加紧凑。分析了10 mm~500 mm焦距情况下系统的调制传递函数曲线, 计算出变倍组和补偿组的变化曲线, 可以看出满足机械补偿凸轮曲线的变化规律, 而且曲线的变化比较平滑, 能够实现平稳变焦。在奈奎斯特频率为50 lp/mm时, 调制传递函数曲线均在0.6以上。

提出了一种用于数字图像中CCD噪声处理的小波神经网络滤波器.分析了CCD噪声模型,找出了导致CCD噪声模型复杂的原因:CCD相机响应功能的非线性.在对自适应噪声平滑(ANS)滤波器分析的基础上,考虑了影响滤波效果的两大问题:滤波窗口和图像强度.将小波神经网络非线性逼近CCD噪声曲线,按照噪声参数对图像进行区域划分并分配相应的权值.然后,结合相应的非线性滤波器进行针对性滤波,综合输出.实验结果表明:本文改进的滤波器滤波效果明显,信噪比得到进一步提高(24.65).利用小波神经网络良好的非线性函数逼近性,结合ANS滤波器,构造出了小波神经网络非线性ANS(WNN-NANS)滤波器,该滤波器在去除噪声的同时很好地保留了边缘细节,同时提高了信噪比.

CCD芯片的驱动系统是数字航测相机的核心部分,它关系到整个相机的性能和技术指标.介绍了高分辨率全帧CCD芯片FTF4052M的内部结构和驱动时序,采用集成芯片设计了该CCD芯片的驱动电路并应用于数字航测相机系统,其中包括驱动电路的时序设计和所需偏置电源的设计.集成芯片SAA8103为驱动CCD芯片提供脉冲信号,与TDA9991协调工作产生CCD垂直行驱动时钟,与74ACT04芯片配合产生驱动CCD芯片的水平像素转移时钟.实验结果表明,此CCD驱动系统采用大规模专用集成芯片进行设计,具有性能好,功耗低,体积小的优点,能够输出两路CCD电压信号,数据输出速率达2帧/s,满足了数字航测相机系统的设计要求.