1 中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
服务于现代天文望远镜的导行系统通常会受到大气和风载等干扰而引起导行信标重心位置计算不准确。为了有效解决这种问题，本文提出将具备亚像元和实时性的灰度投影算法嵌套到导行系统的重心算法中，从而在几乎不失时间分辨率的前提下减小一个导行闭环周期内的重心误差，达到提高导行系统性能的目的。首先，分析了高实时小偏差的导行信标重心计算是实现高性能导行系统的重要前提，并指出灰度投影算法在其中所起的重要作用。其次，分析了灰度投影算法能够与重心算法结合提高导行系统性能的原因，并针对传统灰度投影算法进行速度和分辨率的改进，以实现使用亚像元实时灰度投影算法与重心算法结合提高导行系统性能的目的。最后，将所提出的结合亚像元实时灰度投影算法的导行系统在400 mm 口径望远镜上进行了测试，测试结果表明，本文所提出的方法能够在几乎不失时间分辨率的前提下较好地抑制风载的干扰，从而达到了提高导行系统性能的目的。
导行系统 风载抑制 亚像素实时灰度投影算法 auto guiding system the suppression of wind load sub-pixel real-time gray projection algorithm
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了获取空间相机在轨摄像期间的振动幅频特性,提出了一种基于TDICCD拼接技术的空间相机振动参数检测方法.根据TDICCD拼接原理,利用拼接结构中的重叠成像区域在不同时刻对同一景象成像,通过灰度投影算法对所成图像进行比对求取相对偏移量,拟合偏移量数据,进而根据拟合结果计算出空间相机振动参数.实验结果表明:对于一维单一频率的振动,频率相对误差小于0.5%,振幅绝对误差小于1个像元;对于一维混合频率的振动,频率相对误差小于3%,振幅绝对误差小于2个像元;对于沿推扫方向和垂直推扫方向均为单频振动的二维振动,频率相对误差小于1%,振幅绝对误差小于2个像元.实验结果验证了检测方法的正确性,达到了不增加额外设施,仅利用相机自身结构就能精确测量相机振动参数的目的,并为后续图像复原提供了数据基础.
空间相机 时间延迟积分(TDI)CCD 机械拼接 振动参数 灰度投影 曲线拟合 space camera Time-delay Integration CCD(TDICCD) mechanical assembly vibration parameter gray projection algorithm curve fitting
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对搭载平台颤振对遥感相机成像的影响, 利用辅助高速面阵CCD相机拍摄高帧频图像序列, 通过像元合并来补偿曝光时间不足, 增加图像的亮度、对比度和信噪比, 同时结合一种区域选择算法来选择用于计算的图像区域, 最后使用灰度投影算法对振动位移量进行估计。实验数据表明, 提出的改进算法误差为一个像元, 在准确性和稳定性方面均明显优于原始算法。
遥感相机 微振动检测 运动估计 灰度投影算法 remote sensing camera micro-vibration detection motion estimation gray projection algorithm
针对复杂动态场景中粒子滤波算法跟踪目标时稳定性不高且易受背景噪声影响的特点，提出了改进的卡尔曼粒子滤波（KPF）目标跟踪算法。利用卡尔曼嵌入粒子滤波的方法对粒子滤波预测的状态值进行二次预测，并且利用二次采样技术增强粒子的丰富度，从而在一定程度上消除背景噪声的影响。同时为了满足卡尔曼滤波对线性运动的要求以及消除背景快速变化对跟踪精度的影响，采用灰度投影算法计算背景偏移从而进行运动补偿。实验结果表明，改进的卡尔曼粒子滤波跟踪算法在复杂动态场景中可以有效地跟踪运动目标，证明提出的KPF 算法精度高、稳健性强、实时性好。
图像处理 目标跟踪 灰度投影算法 卡尔曼算法 粒子滤波 稳健性 激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091001
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 华北光电技术研究所, 北京 100015
针对视频图像序列的不稳定性, 结合灰度投影算法与块匹配法各自的特点, 提出了一种可以快速消除图像序列间平移和旋转抖动的新型电子稳像算法。该算法首先采用灰度投影法估计与补偿图像序列间的平移运动, 然后用拉普拉斯算子在图像边缘处选取灰度信息比较丰富的小块模板, 利用块匹配法计算模板的平移运动, 再结合模板在图像上的位置估计图像的旋转运动, 最后通过运动补偿得到稳定的视频图像序列。实验结果表明, 该算法可以明显地减轻图像序列间的抖动现象, 对于提高动态图像的稳定性具有很好的效果。
电子稳像技术 灰度投影法 旋转运动 运动估计 运动补偿 electronic image stabilization gray projection algorithm rotation motion motion estimation motion compensation
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院研究生院，北京 100039
为了对卫星振动图像进行稳像处理，分析了卫星振动对时间延时积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)成像质量的影响，提出了一种对卫星振动进行补偿的方法。首先介绍了TDICCD 的工作原理及其对振动的敏感性，然后以调制传递函数(MTF)为评价标准研究了振动对TDICCD 成像质量的影响，重点分析了TDICCD 积分级数与振动的关系。通过对卫星振动数据的具体计算表明，TDICCD 的积分级数越大，卫星振动对成像质量的影响越严重。当TDICCD 积分级数大于或等于54 时，MTF 值已下降到95%以下。根据分析结果，提出了基于快速CCD 的卫星振动检测方法和基于振镜的卫星振动补偿方法来补偿卫星振动对TDICCD成像质量的影响。在卫星振动检测技术中，提出了一种改进的灰度投影算法来检测卫星振动参量，检测误差不超过0.5 个像素。
稳像 卫星振动 调制传递函数 灰度投影算法 image stabilization satellite vibration TDICCD TDICCD modulation transfer function gray projection algorithm
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
为了提高成像质量,得到高分辨率的图像,通过对灰度投影法进行分析,提出一种基于灰度投影法运动估计的成像CCD平移补偿法,给出其系统结构图。该方法采取只平移成像CCD，探测CCD固定，即在成像CCD补偿位移量的过程中，探测CCD不补偿位移，探测CCD在成像开始的第一帧为全局参考帧，其他帧与之比较来获得位移量。验证了分辨率标板在各种运动情况下系统的补偿效果,对拍摄的实物图像进行恢复，结果证明：该补偿法对慢速运动图像和随机振动图像具有较高的恢复能力。
灰度投影算法 成像CCD平移补偿法 图像评价 微位移平台 gray projection algorithm imaging CCD translation compensation method image quality evaluation micro-displacement platform
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
基于灰度投影算法构建了一个实时数字图像稳定系统，阐述了灰度投影算法应用于数字稳像的基本问题．深入分析和研究了算法在稳像系统中的中值滤波、区域选择、参考帧选择等优化问题．该系统的硬件由振动平台、光学镜头、CCD、图像采集卡和计算机构成；软件编程基于Direct Show平台，通过Visual C++实现．通过对稳像试验结果的定量评价与分析表明，该灰度投影稳像算法具有简捷、快速、准确的特征，是实现摄像机实时数字稳像的一种切实可行的方法．
稳像系统 灰度投影算法 实时图像处理 中值滤波 Image stabilization system Gray projection algorithm Real-time image processing Median filtration
