基于图像配准的空间相机自动对焦

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1、浙江大学硕士学位论文基于图像配准的空间相机自动对焦姓名：孟希羲申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：冯华君；徐之海20120305浙江大学硕士学位论文摘要随着数字成像技术的不断发展以及人们对获取地球目标信息的渴望，空间成像技术逐渐成为研究热点，其在环境监测、资源调查，大气与海洋观测、天文观测与地球辐射测量以及军事等方面都具有广阔的应用前景。敏捷卫星概念的提出更是将空间成像技术发展提到了一个新的高度，在我国，高分辨率对地观测技术也已被列入国家“十一五”规划的重大科技工程。在此背景下，本文对空间相机实现实时自动对焦展

2、开了研究。由于空间面阵相机在轨运动会产生运动模糊，从而影响自动对焦的准确率。为解决运动模糊的问题，论文在对各种像移补偿方法进行总结分析的基础上，根据行间转移面阵CCD的结构特点提出了利用面阵CCD的TDI模式丰I、偿像移的方法。文中选取行间转移面阵CCDKAI．1003作为成像器件，利用PLD控制时序信号，匹配CCD的行转移速度与目标运动速度，实现补偿像移。该成像系统不仅能去运动模糊而且还大幅提高图像信噪比。像移补偿完成后，论文根据较短时间间隔内空间相机拍摄的相邻图像间有重叠区域的特点提出了一种空间相机实时自动对焦的

3、方法。首先通过图像配准算法找出两幅相邻图像间的重叠区域，并对重叠区域进行图像预处理后计算它的清晰度评价值，然后根据序列图像的传递特性将评价值映射到同一个评价体系中，最后通过优化爬山法搜索最大值找出最佳对焦位置。实验表明该方法对高速运动的目标能够实现自动对焦。本文主要创新之处在于：第一，根据空间相机短时间间断拍摄的两幅图像有重叠区域的特点，提出了一种对于高速运动的目标实现实时自动对焦的方法。第二，针对空间相机在轨运动会出现运动模糊，提出了一种基于面阵CCD的TDI模式实现去除图像运动模棋控的方法。关键词：空间相机；自动

4、对焦；图像配准；像移补偿；行间转移面阵CCD；TDI模式浙江大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofimagingtechniqueandpeoples’aspirationforobtainingtheinformationofEarth，theremotesensingimagingtechniquegraduallyhasbecometheresearchhotspot．Itwillbeusedwidelyinenvironmentalmonitoring，resourcesur

5、vey，atmosphericandoceanographicobservations，astronomicalobservations，militaryobservationsaspectsandSOon．WiththeconceptoftheAgileEarthObservationSatelliteproposed,spacecameratechniquereferredtoanewlevel．Thispaperismainlyabouthowtorealizeauto—focusinginrealtimewh

6、entheobjectmovesinahi曲speed．Thepicturecapturedbytheremotesens崦camerawouldbedegeneratedsincethecameraconstantlyrotatesaroundtheearth．Thedegeneratedimagemaydecreasethefocusingaccuracy．Inordertosolvethisproblem,thepaperresearchedfourimagemotioncompensationmethodsa

7、ndproposedamethodwhichisbasedontheTDIpattemofinterlinetransferprogressiveSCanCCD．ExperimentchoosestheinterlinetransferprogressivescanCCDKAI-1003astheimagingdevice，andusesPLDtocontrolthedrivingtimingsisalforthesakeofmatchingthevelocitybetweenCCDandobject．Inthisw

8、ay，themotionblurcouldbeeliminated．TheexperimentresultsshowthattheimagingsystemnotonlyeliminatesthemotionblurbutalsoincteasestheSNRoftheimage．Afterremovingthemotionblur，allau