为了提高红外目标检测的性能，提出了一种结合帧差的核相关滤波弱小红外目标检测算法。算法首先通过核相关滤波训练当前帧获得最大回归值，相对间隔帧求取差值，以此进行循环移位，从而实现对帧间背景运动的补偿；再者借助帧间差分法提取当前帧相对运动特征，增强区分弱小目标和红外背景的能力；最后对相对运动特征进行阈值分割获得最终检测结果。仿真实验显示本算法能有效检测出复杂环境下红外弱小目标，与其他同类算法相比，本算法可以很好地对杂波和点状干扰源进行抑制，获得较高的目标检测率，同时将大量运算置于频域中，运算效率也优于其他算法。
红外图像 弱小目标检测 核相关滤波 帧间运动补偿 相对运动特征 帧间差分 infrared image, weak and small target detection, K
光学 精密工程
2022, 30(24): 3128
光学 精密工程
2022, 30(15): 1868
1 中国电子科技集团公司光电研究院，天津
2 空装驻天津地区第三军事代表室，天津
针对载机大机动运动条件下，目标在图像中位置变化较大，无法准确进行目标归属的问题，提出一种机载平台快速目标运动补偿方法。首先，选取前一帧目标所在区域图像作为模板图像，再根据前一帧目标在图像中位置，探测器安装角度和载机姿态信息，预测目标在当前帧中出现的位置，获取预测目标所在区域图像作为待配准图像，最后应用SIFT算法计算模板图像和待匹配图像中关键点，通过图像配准获取目标在当前帧中精确位置，为后续目标归属性判断的准确性提供保障。实验结果表明，所提方法能够精确定位载机大机动条件下目标在连续帧中位置，与通过整幅图像配准获取目标位置相比计算效率大大提高。
运动补偿 载机姿态 SIFT算法 图像配准 motion compensation aircraft attitude SIFT algorithm image registration
苏州科技大学电子与信息工程学院, 江苏 苏州 215009
运动模糊是影响液晶显示系统所得图像质量的关键因素之一,显示系统慢响应、保持型显示特性、人眼平滑追踪及视觉积分效应共同导致了动态图像感知模糊。为了研究提升液晶显示动态图像质量的方法,基于人眼平滑追踪理论建立了图像运动补偿预处理及液晶显示动态图像人眼感知效果模拟模型,同时针对二进制8位显示系统和二进制10位显示系统提出了不同的自适应运动补偿预处理方法。研究通过视觉感知实验对动态图像运动补偿效果进行了主观评价和统计分析。结果表明,针对8位显示系统的补偿方法对动态图像感知效果有显著性提升,提升率为11.11%;而针对10位显示系统的补偿方法则可以达到接近原静止图像的感知效果,提升率为112.75%。研究结果可为液晶显示系统所得动态图像质量的提升提供理论参考。
图像处理 液晶响应 视觉感知 动态调制传递函数 运动补偿 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2410004
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
逆合成孔径激光雷达(ISAL)成像运动补偿中,包络对齐的精度直接影响了相位误差估计精度。当目标速度和加速度较大时,距离包络严重倾斜且相位误差较大,图像无法进行良好聚焦。针对上述问题,在高精度成像模型的基础上提出了一种基于Nelder-Mead单纯形法和粒子群优化的全局联合运动误差补偿算法。首先,利用单纯形法估计目标速度,完成包络对齐。然后,将包络对齐过程获得的目标速度作为相位误差估计中参数初始化的约束条件。最后,用粒子群优化算法对各运动参数进行全局搜索并得到最优解,实现高精度运动参数估计及高阶相位误差补偿,得到聚焦良好的二维图像。实验结果表明,本算法的参数估计误差主要分布在±0.2%以内,参数估计精度和抗噪声性能均优于传统ISAL成像算法。
遥感 逆合成孔径激光雷达 运动补偿 Nelder-Mead单纯形法 粒子群优化算法 参数估计 光学学报
2021, 41(19): 1928001
1 中国海洋大学 海洋高等研究院 信息科学与工程学院 海洋遥感研究所，山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室，山东 青岛 266237
介绍了中国海洋大学激光雷达团队的小型化机载多普勒激光雷达系统研制工作、机载运动状态下的姿态及速度校正算法和海上风场反演方法。分析了2016年在广东省海陵岛近岸海域开展的国内首次无人直升机载激光雷达海上风场观测实验的数据，并与陆基多普勒激光雷达观测结果进行了比对，验证了系统的工作性能及数据反演算法的有效性。实验结果表明，机载多普勒激光雷达系统运动状态下的观测数据与陆基激光雷达观测数据相关性较好，系统可搭载于小型无人机平台，有效实现海上风场的快速精确观测。
多普勒激光雷达 机载 海上风场 运动补偿 Doppler lidar airborne offshore wind motion compensation
1 中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室, 北京100190
2 中国科学院大学, 北京100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
合成孔径激光雷达是实现计算成像的一种重要途径。首先,介绍了多通道逆合成孔径激光雷达(ISAL)样机、成像探测实验及信号处理方法。然后,阐述了样机系统组成和关键技术解决途径。接着,利用基于一发多收脉冲体制和全光纤光路的相干激光雷达样机,给出了地面运动车辆目标的成像探测实验结果。最后,在收发扩束宽视场条件下,验证了多通道ISAL的高分辨率成像能力和顺轨干涉运动补偿成像方法的有效性。
成像系统 逆合成孔径激光雷达 相干成像 干涉处理 激光扩束 运动补偿 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811017
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
2 中国测绘科学研究院，北京 100830
最新一代可见近红外（VNIR）和短波红外（SWIR）双通道星载高光谱成像仪，多采用视场分离器将VNIR和SWIR通道分离为多个子视场，同一时刻各子视场对地成像区域不同，在采用运动补偿技术提高图像信噪比时，各子视场对同一地物的观测角不同，导致图像间失配关系复杂，无法获取同一地物的VNIR-SWIR连续光谱。通过建立运动补偿下的严格成像几何模型，定量分析了双通道图像的畸变和失配规律，进而提出了各子视场分别几何定位再相位相关法配准的方案，并利用东天山区域运动补偿下星载双通道高光谱仿真数据进行验证。结果表明，传统的基于图像的配准方案精度为3.9像元，仍无法得到同一地物像元的VNIR-SWIR光谱曲线，文中方案配准精度提高到0.3像元，VNIR和SWIR重叠波段的反射率光谱重合度误差由41.5%降低到1.2%。
高光谱成像仪 运动补偿 失配分析 图像配准 重采样 hyperspectral imager motion compensation mismatch analysis image registration resampling 红外与激光工程
2021, 50(3): 20211022
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130000
在DMD光刻设备中, 由于机械装调产生的机械误差导致曝光图像间产生拼接误差, 进而造成曝光图像出现错位、交叠等问题。为了消除 DMD在大面积曝光过程中的曝光误差, 对误差校正方法进行研究。首先, 利用显微镜对曝光后的基板进行测量得到曝光误差。然后, 在曝光误差的基础上建立误差模型。最后, 根据误差模型提出了基于运动补偿的 DMD光刻系统误差校正的方法, 该方法有别于目前已有的误差校正方法。实验结果表明, 在微米级图像曝光过程中, 曝光误差减少了 80%以上, DMD曝光中心偏移距离由 175 μm减少为 21 μm。有效提高曝光图像的拼接精度, 满足对大面积曝光图像的高质量、高精度等要求。
DMD光刻 DMD大面积曝光 运动补偿 倾角误差 DMD lithography DMD large area exposure motion compensation inclination error
