为了抑制由读出放大电路增益不一致导致的CMOS传感器固定模式噪声(FPN), 提高成像质量, 本文提出了基于暗电流的固定模式噪声校正方法。该方法相比于传统校正方法具有校正系统简单, 算法易于实现的优点。本文对校正前后的图像通过灰度方差进行评估,评估结果表明: 由暗电流形成的本底图像, 图像灰度方差校正后相比于校正前, 降低1~2个数量级; 均匀光照条件下的CMOS图像, 校正后相比于校正前, 图像灰度方差增大2个数量级。该评估结果及相关结论对暗电流本底图像及相关校正方法探讨具有一定的借鉴意义。

针对Staple算法存在的两个问题, 提出了一种基于Staple改进的目标跟踪算法。首先, 为了增强Staple算法在灰度视频序列中的判别能力, 提出一种基于局部敏感直方图的直方图分类器; 其次, 提出一种基于相对置信度的自适应融合系数, 解决了Staple算法中两个分类器无法最优融合的问题。将该算法在OTB2013测试集上与其他9个先进的算法进行了比较, 实验结果表明该算法的精确度与准确率分别为0.814和0.614, 相对于Staple算法分别提升了4.1%和3.5%, 具有很好的鲁棒性。

提出了一种基于暗通道图像质心偏移量的去雾算法。该算法对雾天图像暗通道进行了聚类分析,按场景划分图像并分析和计算了每个场景暗通道图像的质心偏移量,以用于场景的透射率修正。结合四叉树搜索算法,提出了基于景深阶跃图的大气光值估计方法,使估算大气光值的位置不受白色或平坦物体的影响而落到景深较大的区域。实验结果表明,所提算法能有效地恢复明亮区域的原本色调和细节信息,复原图像亮度适宜且颜色自然。在主观上,复原图像有较好的视觉效果;在客观上,所提算法的复原图像评价指标整体优于暗通道先验算法。

针对遥感图像中的飞机目标，本文提出一种遥感图像飞机的改进YOLOv3 实时检测算法。首先，针对单一的遥感图像飞机目标，提出一种有49 个卷积层的卷积神经网络。其次，在提出的卷积神经网络上应用密集相连模块进行改进，并提出使用最大池化加强密集连接模块间的特征传递。最后，针对遥感图像中飞机多为小目标的现实，提出将YOLOv3 的3 个尺度检测增加至4 个并以密集相连融合不同尺度模块特征层的信息。在本文设计的遥感飞机测试集上进行训练和测试，实验表明，该算法的检测精度达到96.26%、召回率达到93.81%。

提出一种基于能量约束的自适应加权图像盲复原算法。首先,将图像划分成多幅子图像,引入图像梯度作为权重构建加权光学传递函数估计模型,以减少图像纹理对光学传递函数辨识的影响;其次,根据图像信号能量建立约束方程,采用二分法选择最优复原结果,实现自适应图像盲复原。仿真实验和多光谱遥感图像实验结果都表明,该算法具有较高的峰值信噪比和结构相似度,能有效恢复高斯类模糊图像,增强图像细节分辨能力,提高图像的主观视觉效果。该算法可应用于数据量大、实时性强的领域。

针对空间快响相机多通道、宽测温范围的温度数据快速精确采集要求, 分析了温度数据采集电路中NTC热敏电阻的非线性特性, 总结了热敏电阻非线性传感特性的补偿方法, 并以航天热控设计中MF501型NTC热敏电阻为例, 提出一种在卡尔曼滤波方法下的基于电压-温度采集数据的有理式回归模型, 并通过Matlab编程运算, 对一类基于电压-温度数据的回归模型进行仿真分析与性能参数对比。实验表明: 在-10~+50 ℃温度范围内, 应用最优回归模型补偿后的温度采集精度为0.134 0 ℃, 内存占用量为56字节, 综合性能优于传统的数据采集处理方法, 通用性强、使用方便, 可以在保证低资源占用量的条件下有效提高温度数据的采集精度和测量范围。

针对空间相机地面检测设备数据信息量大、存储速度快的特点, 采用性能优良的NAND型Flash为存储介质, FPGA为控制核心, 实现了高速大容量存储系统的设计。针对数据存储速度的提升, 引入双plane操作、并行及流水线的方式控制Flash阵列。通过对Flash芯片中坏块特点的研究, 引入了坏块管理部分。实验结果表明, 该系统能够完成空间相机大量原始数据的高速记录工作, 保证了数据记录的实时性及可靠性。

数字遥感图像具有数据量大、实时处理等特点, 为了满足实时图像处理系统对大容量和高带宽存储系统的需求, 利用spartan6系列FPGA内嵌的DDR3控制器IP核实现对DDR3存储器的读写操作, 把DDR3存储器复杂的读写时序操作简化为简单的用户接口。通过介绍DDR3存储器的特点和DDR3控制器的工作原理, 并对生成的DDR3控制器进行硬件测试, 证明了该控制器性能稳定; 通过配置参数和接口设计把该控制器成功地应用到实时图像压缩系统中, 该DDR3控制器的简单接口和灵活配置, 以及DDR3存储器高带宽、大容量的特点, 使DDR3存储器得到了广泛的应用。

转台在遥感测试领域中有着广泛的应用, 同时对其控制效果的要求也越来越高, 尤其对于低速大惯量转台的控制。针对由于转动惯量估计不准、扰动模型不确定等因素造成系统模型不能被准确描述, 经典状态观测器无法准确观测出系统状态的问题, 提出了不依赖于精确系统模型的扩张状态观测器来跟踪反馈系统中不确定因素的作用量。首先对扩张状态观测器进行了分析和设计, 构建了非线性PID控制器的仿真结构框图, 并将系统在Simulink下进行了仿真模拟。试验结果表明, 该方法使转台低速稳速精度相对于传统PID控制提高了8. 6%, 跟踪误差下降为原来的13. 3%, 有效提高了低速大转矩转台控制系统的性能。

针对大视场空间相机的像移补偿, 建立了基于坐标变换和姿态动力学的离轴三反大视场空间相机通用像移速度场模型。建模过程中考虑了离轴三反光学系统的离轴角对像移模型的影响, 推导了离轴三反大视场空间相机的像速场解析式。以某大视场空间相机为例, 分析了3种典型成像姿态下焦面像移速度和偏流角的分布特点, 研究了卫星姿态稳定度对相机成像质量的影响。分析表明, 卫星三轴姿态稳定度的降低会导致相机焦面动态传递函数(MTF)下降, 其中俯仰姿态稳定度对焦面动态MTF的影响最大; 并且随着积分级数增加, 下降会愈发明显。相机侧摆姿态成像时, 对卫星姿态稳定度的要求更高。以传递函数下降5%为限, 积分级数为96级的大视场空间相机, 要求卫星姿态稳定度控制在0.001(°)/s以内。实验结果验证了文中对卫星姿态稳定度的分析, 证明了像移速度场模型的准确性, 为大视场空间相机像移补偿提供了可靠依据。