《航空低照度宽幅可见光成像技术》从低照度的概念内涵入手,梳理总结低照度可见光成像基本原理与技术发展情况,简要介绍低照度可见光相机系统的工作原理、主要构成及功能。在系统分析影响相机动态范围因素的基础上,从硬件、软件两个方面分别介绍了低照度高动态可见光成像的实现途径和方法,分析了低照度高动态可见光成像优点:介绍了摆扫成像原理及摆扫成像模式分析与优化设计方法,阐述了面阵摆扫成像扩大成像幅宽的技术方法.重点研究了扫描像移补偿方法与实现:对低照度图像处理技术进行了系统归纳、总结和研究,介绍了目标定位技术、相机几何定标与辐射定标技术和相机的测试方法与精度分析:最后对低照度可见光相机的应用现状与趋势进行了展望。可为从事航空成像技术研究的科研人员、高校师生以及其他相关专业的科技人员参考使用。
低照度相机技术是将机械学、光电子学、控制学和计算机学科结合起来的多学科综合技术,具有在较低照度条件下能够摄取清晰图像的优点,其最低照度响应值小于1lx。低照度可见光成像,即在可见光波段实现低照度环境条件下目标成像,其进步需要结合光学、控制、电子学、软件算法等各方面技术的提升。本书系统阐述了低照度相机在研制过程中遇到的各类工程技术问题,并针对问题提出了相应的解决方法。
本书共7章,比较系统和全面地介绍了与低照度技术密切相关的内容,主要包括目标辐射、高动态可见光成像、宽幅成像建模、目标定位技术、图像处理技术、可见光相机测试及相机典型应用。第1章介绍了低照度的基本概念、低照度可见光成像原理、低照度可见光系统组成和相关技术;第2章对高动态可见光成像技术进行了详细说明;第3章分析了宽幅成像建模方法及实现原理;第4章介绍了航空相机目标定位技术、基于POS系统的目标定位方法、基于POS系统的目标定位误差分析;第5章介绍了低照度相机图像处理中的相关技术,包括图像去噪、图像增强、基于单帧和多帧的超分辨率重构技术、基于并行设计的图像处理方法,并给出处理结果;第6章介绍了低照度可见光相机的测试相关内容,详细分析了测试方法与流程;第7章对相机典型的应用场景进行了具体介绍。
本书以易于理解和工程实用的原则来组织章节架构,介绍理论知识的同时,尽量避免复杂的数学公式推导,将专业理论与应用背景或作者的工程经验有机结合,详细介绍了低照度相机研制过程中遇到的技术难点,开阔了工程人员的技术思路,为读者系统掌握低照度相机技术奠定基础。
本书由杨洪涛、陈卫宁、郑浩、马静谨、曹剑中组织策划,陈卫宁、梅超、张广栋、常三三、张洪伟、宋晓东、王华、方尧、张辉、郭惠楠具体编写,各章分工如下:第1章由梅超、郭惠楠编写,第2章由梅超、王华编写,第3章由陈卫宁、梅超、常三三编写,第4章由张广栋、陈卫宁编写,第5章由宋晓东、张辉、方尧编写,第6章由陈卫宁编写,第7章由陈卫宁、张洪伟编写,陈卫宁负责最后统稿。
本书从2017年开始编写,作为中科院西安光学精密机械研究所的重要专著,在多位工程技术人员的努力下得到了不断的完善。但由于作者水平有限,书中不足和错误之处在所难免,敬请同行专家和广大读者批评指正。
第1章 概述
1.1 低照度成像概述
1.1.1 低照度成像概念
1.1.2 环境照度成像与目标特性关系
1.1.3 影响低照度环境下的成像因素
1.2 低照度可见光成像概念
1.2.1 低照度可见光成像技术现状
1.2.2 低照度成像分类
1.2.3 低照度可见光成像原理
1.2.4 低照度可见光成像与红外成像对比
1.3 低照度可见光相机系统的组成与原理
1.3.1 相机系统工作原理
1.3.2 相机系统工作组成与功能
第2章 低照度高动态可见光成像
2.1 概述
2.1.1 动态范围的概念
2.1.2 影响相机动态范围的因素
2.2 低照度高动态可见光成像实现方法
2.2.1 高动态成像硬件实现方法
2.2.2 高动态成像软件实现方法
2.3 低照度高动态可见光成像的优点
第3章 低照度宽幅成像建模与实现
3.1 摆扫成像原理
3.1.1 摆扫成像特性分析
3.1.2 摆扫成像机理研究
3.1.3 摆扫成像中的关键问题
3.1.4 摆扫模式分析与优化
3.2 扫描像移补偿方法与实现
3.2.1 扫描像移模型的建立与分析计算
3.2.2 扫描像移补偿结构形式选择
3.2.3 扫描像移补偿系统
第4章 低照度相机无源目标定位技术
4.1 概述
4.1.1 航空相机目标定位技术
4.1.2 航空相机目标定位方法
4.1.3 航空相机目标定位技术研究现状
4.2 基于POS系统的航空相机目标定位方法
4.2.1 POS系统测量原理
4.2.2 POS系统杆臂误差及补偿
4.2.3 基于POS系统的目标定位常用坐标系
4.2.4 基于POS系统的目标定位方程
4.3 基于POS系统的航空相机目标定位误差分析
4.3.1 基于POS系统的目标定位主要误差源
4.3.2 基于POS系统的目标定位误差模型
4.3.3 基于POS系统的目标定位误差计算与仿真
4.4 相机标定及定标技术
4.4.1 IMU与相机安装标定技术
4.4.2 相机内方位元素标定
……
第5章 低照度图像处理技术
第6章 低照度可见光相机测试技术
第7章 低照度相机的典型应用
参考文献