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。

大视场空间相机在轨成像期间, 由于地球自转、卫星姿态机动和颤振等因素导致焦面像速场呈非线性各向异性分布。为此提出了一种新的基于刚体运动学的像移速度场建模方法, 考虑离轴角参数, 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, 分析了侧摆成像时同速与异速像移速度匹配模式对相机成像质量的影响。分析结果表明: 以传函下降5%为约束, 侧摆15°成像时, 当积分级数大于10级时应采用异速匹配模式, 积分级数为32级时, 异速匹配相比于同速匹配使焦面动态MTF从0.340 8提高到0.970 2。当积分级数确定为16级时, 侧摆角在12.3°以内时可采用同速匹配模式。在轨成像结果证明了像移速度场模型的准确性, 可为大视场空间相机像移补偿提供可靠依据。

空间相机地面检测系统在投入使用之前, 必须进行严格的自检功能测试。为了解决测试时与庞大的CCD相机系统对接造成的时间和物力资源浪费问题, 本文结合TDICCD空间相机工作原理, 设计了一种空间相机图像模拟源系统。本系统通过USB总线进行图像数据的下传, 然后经SRAM缓存, 并以流水线作业方式下载到FLASH中实现8通道图像数据的固存。并且可实现对相机行频大小、图像大小进行调整的功能, 进而模拟不同型号空间相机。实验结果表明, 该图像模拟源USB接口的下载速度可达到40 MB/s, 空间相机地面检测系统显示的图像与上位机发送的图像一致, 无数据丢失和误码的情况。该相机图像模拟源设计灵活, 性能稳定可靠, 适用范围广。

针对Harris角点检测算法运行速度慢且单一阈值选取不当容易造成漏检正确角点或提取出较多伪角点的问题,提出了一种快速预筛选方法以提高检测效率,并结合多阈值角点提取及邻近角点剔除策略来改进算法.实验结果表明:单独使用该预筛选方式的改进算法仅用32.71%的时间就可以检测出原算法94.97%的角点;配合多阈值角点检测方法及临近点剔除策略时,改进算法的运行时间仅为原算法的61.94%,且检测出的角点分布更均匀,既能充分代表图像信息又有效地避免了角点簇拥现象.

在多视域广角成像系统中，为了保证后续图像拼接的质量，必须对从广角镜头所获得的畸变图像进行校正。利用图像中直线特征的畸变标定方法，并且提出一种带权重因子的弯曲测度指标函数，离图像中心不同距离的曲线给予不同的权重值，作为求取最终畸变参数的目标函数。在最小化目标函数过程中，求解出最优畸变系数。并基于工程实例，分别利用传统基于直线特征的畸变校正方法与本文方法对目标图像进行畸变校正。实验结果表明，本文方法仅仅利用单幅图像就能获得高精度的畸变标定，在噪声水平小于2 pixel时，对应坐标的均方根误差能控制在0.3 pixel以内。同时该方法操作简单、方便、易于实现。

提出基于多尺度变换和区域相结合的红外与可见光图像融合方法,用于有效保留红外图像与可见光图像中的空间信息及热目标信息,提升融合图像的可观测性和可理解性.首先,基于非采样Contourlet变换(NSCT)方法对红外和可见光图像进行初步融合,采用基于局部能量的规则融合低通子带系数,根据尺度内各方向子带的相关性原则融合带通方向子带系数.然后,计算初次融合后所得的融合图像与源图像的结构相似性(SSIM),根据源图像与初次融合图像的结构相似程度对图像进行区域分类,得到相似区域分类标识图.最后,依据区域内各自的相似度特性,分别采用不同的融合策略进行二次融合,从而得到最终的融合结果.实验结果表明:该方法能够充分提取源图像的区域特征和纹理特征,融合结果在主观和客观评价上均优于目前流行的融合方法.与仅使用NSCT法进行融合相比,实验所采用的两组图像的质量评价指标分别提高了16%、85%、54%、36%和18%、102%、84%、41%.表明该方法在主客观评价上均优于双树复杂小波变换(DTCWT)、NSCT、冗余离散小波变换(RDWT)等方法.

某大视场TDICCD相机采用多片TDICCD拼接, 多通道输出全色和多光谱遥感图像, 为了获得良好的融合和拼接效果, 本文提出了一种基于双线性插值的空域互相关配准方法。首先, 应用双线性插值算法对多光谱各谱段图像进行放大, 得到和全色图像相同大小的多光谱图像。然后, 采用空域互相关配准方法对多光谱各谱段图像和全色图像进行配准, 并对有重叠像元的两通道图像进行拼接。实验结果表明, 本文方法快速, 抗噪性和鲁棒性较高, 使大视场TDICCD相机多通道遥感图像配准取得了良好的效果。

以视频压缩标准H.264联合开发模型(JM)中的运动估计算法UMHexagonS为基础, 提出了一个新的快速整像素运动估计算法来改进压缩编码性能。在起始搜索点预测部分, 提出了新的预测运动矢量(MV)检测顺序, 以提高起始搜索点的准确度; 在全局搜索部分提出了自适应全局搜索方法, 根据准确度最高的两个预测MV之间的关系, 适当跳过非对称十字型模板搜索和非均匀多重六边形模板搜索, 并通过对不同序列的测试, 验证了判断准则的可行性与准确性。根据实际序列中最佳MV相对起始点的分布, 提出了改进5×5搜索。另外, 增加了针对子宏块的提前终止策略, 在不增加额外运算量的前提下, 进一步减少了运动估计开销。实验结果表明, 相对UMHexagonS算法, 提出的改进算法使搜索点总数平均减小了83.80%, 信噪比平均下降了0.021 dB, 或输出码率等效增加了0.46%。该算法有效降低了运动估计的运算量, 而只带来了很小的编码性能下降, 且对不同运动强度的视频序列具有均匀的算法效果。