《航空数码相机图像处理研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《航空数码相机图像处理研究（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北工业大学硕士学位论文摘要 摘要 航空侦察是一门集光学、红外、微波、雷达、 激光、 计算机、数字图像处理 等学科于一体的 新兴综合性探测技术。 以 无人机为平台、 航空数码相机照相获得 图 像信息的无人机侦察系统是航空侦察的 一个重要分支。 它主要通过航空数码相 机内部的图像传感器将光信号转换成数字图像信号， 然后再进行图像处理、 存储 和传输。 无人机在数千米的高空以一定速度飞行， 航空相机大多数以垂直方式对地面 景观进行拍摄和高速图像信息采集。 这种环境下所拍摄到的图像属于照度低， 对 比 度差的复杂图像; 同时由 于大气流动、 云雾遮掩、 机身振动、 图像传感器和图 像采集通道的固有因
2、素， 使得采集而来的原始图像信息必然带有一定的噪声， 从 而必须对原始图像信息进行预处理， 主要手段为图像增强和图像去噪。 只有对原 始图像信息进行预处理才能获得有应用价值的准确的图 像， 并且有利于后期的图 像处理， 包括图像的实时压缩和实时传输，及地面上图像分析和图像信息融合。 随着科技的 进步， 图像传感器的像素数是越来越大， 航空数码相机的分辨率 也不断地提高， 侦察覆盖范围不断地扩大， 导致了图像的数据量成倍地增长。 图 像数据的 增长给图 像的存储和传输带来了 新的问 题。 大容量存储介质( M S F ) 虽然 有效地解决了海量数字信号的存储问题， 但是存储速度和传输速度却是超大
3、分辨 率侦察图像实现信息的高速采集的瓶颈。 在军事上， 进行大容量存储的同时把图 像实时传送到地面站， 可以 对战场情况进行实时分析， 在军事领域具有重大意义。 为了 减轻存储和传送的数据量， 在保证图像质量的情况对图像进行压缩自 然是航 空数码相机领域的重要研究内容。 根据无人机侦察系统航空数码相机的设计需求， 本文研究了大像素数C C D 航 空数码相机的图 像处理技术。首先从大像素数 C C D航空数码相机的 应用环境和 C C D 传感器出 发， 本文 研究了图 像噪声特性， 提出了 有针对性的去噪算法; 根据 图像实时传输和存储的任务需求， 本文研究了图像压缩算法， 并实现了 基于改
4、进 的J P E G 标准算法的 适用于大像数C C D 航空数码相机有损压缩算法;由 于无人机 图像的应用需要拍摄信息如飞行高度、 飞行速度和经纬度信息等， 本文研究了图 像文件格式，实现了 含有拍摄信息的图像文件格式。 关键字:航空数码相机，C C D 图像去噪， J P E G ，图像压缩，图像文件格式 西北工业大学硕士学位论文 Ab s t r a c t A e r i a l r e c o n n a i s s a n c e i s a n e w in t e g r a t e d d e t e c t i n g t e c h n i q u e , w h i c
5、 h c a n n o t b e s e p a r a t e d fr o m t h e g r o u p o f o p t i c s , i n fr a n i c s , m ic r o w a v e t e c h n i q u e , r a d a r t e c h n i q u e , l a s e r t e c h n i q u e , c o m p u t e r a n d i m a g e p r o c e s s i n g t e c h n i q u e . T h e U n m a n n e d A i r V e h
6、i c le印A V ) a i r c r a ft r e c o n n a i s s a n c e s y s t e m i s a n i m p o r t a n t b r a n c h o f a e r i a l r e c o n n a i s s a n c e . I t g e t s i n f o r m a t i o n b y a e r i a l d i g i t a l c a m e r a , l o a d e d in U A V I n t h e c a m e r a , d i g it a l i m a g e s
7、m o s t ly g o t fr o m b y i m a g e s e n s o r , a r e p r e p r o c e s s e s e d , c o m p r e s s e s e d a n d t r a n s m i t t e d t h e m t o t h e d a t a s y s t e m Wh e n U A V fl i e s s e v e r a l k i l o m e t e r s h i g h w i t h c e r t a i n v e l o c i t y , t h e c a m e r a
8、i n it t a k e s p i c t u r e s o f t h e g r o u n d u p r i g h t n e s s a n d p r o c e s s e s t h e m w i t h h i g h s p e e d . U n d e r t h i s k i n d o f c i r c u m s t a n c e , t h e i m a g e s a l w a y s a r e c o m p l i c a t e d w i t h l o w b r i g h t n e s s c o n t r a s t
9、 . A t t h e s a me t i me , b e c a u s e o f t h e a i r fl o w s , t h e c l o u d s , t h e v e h i c l e s h a k e s , t h e i m a g e s e n s o r s f a u l t s a n d t h e h a r d w a r e s n o i s e s , t h e i m a g e s a r e c o m p a n i e d w i th n o i s e s . T h e i m a g e s s h o u l
10、 d b e p r e p r o c e s s e d , s u c h a s e n h a n c e m e n t a n d n o i s e e l i mi n a t i o n . A s t h e s e n s o r s p i x e l n u m b e r i s i n c r e a s i n g , a e r i a l d i g i t a l c a m e r a h a s h i g h e r a n d h i g h e r r e s o l u t i o n , a n d i m a g e d a t a i
11、s d r a m a t i c a l l y in c r e a s i n g t h a t b r i n g s s t o r i n g a n d t r a n s m i tt i n g p r o b l e m s . L a r g e c a p a c i ty m e m o ry s o l v e d t h e p r o b l e m o f s t o r i n g g r e a t d e a l o f d i g i t a l i m a g e s , b u t t h e s p e e d o f s t o r i n
12、g a n d t r a n s m i tt i n g c a n n o t m e e t t h e r e q u i r e m e n t o f r e a l - t i m e s t o r i n g a n d t r a n s m i tt i n g t h e r e m o t e s e n s i n g i m a g e m o r e t h a t h a s m o r e t h a n 1 0 m i l li o n p i x e l s . R e a l - t i m e s t o r i n g a n d t r a n
13、 s m i tt i n g i s i m p o r t a n t t o m i l i t a ry a ff a i r s . I n o r d e r t o r e d u c e i m a g e d a t a , i m a g e s s h o u l d b e c o m p r e s s e d b e f o r e t h e y a r e s t o r e d a n d t r a n s m i tt e d , w h i c h i s a s u b s t a n t i a l r e s e a r c h w o r k i
14、 n t h e fi e l d o f a e r i a l d i g i t a l c a me r a . A c c o r d i n g t o t h e d e s i g n r e q u ir e m e n t o f t h e s u p e r h i g h r e s o l u t i o n C C D a e r i a l d i g i t a l c a m e r a , w h i c h w i l l b e u s e d i n U A V r e c o n n a i s s a n c e s y s t e m , t
15、h i s p a p e r s t u d i e s i m a g e p r o c e s s i n g t e c h n i q u e . F i r s t , t h e n o i s e s o f C C D a r e s t u d i e d a n d e l i m i n a t e d w i t h p r o p e r a l g o r i t h m . S e c o n d , u n d e r t h e r e q u i r e m e n t o f r e a l - t i m e s t o r i n g a n d
16、t r a n s m i tt i n g , t h i s p a p e r s t u d i e s c o m p r e s s i n g t e c h n i q u e s , e s p e c i a l l y J P E qi m p r o v e a n d p r o g r a m m e J P E G a l g o r i th m t o c o m p r e s s t h e r e m o t e s e n s i n g i m a g e s . T h i r d , t h i s p a p e r s t u d i e s i m a g e fi l e f o r m a t s , a n d c a r r i e s o u t a k i n d o f i m a g e fi l e f o r m a t , w h i c h i s i n c l u d i n g fl i g h t l a t i t u d e , v e l o c i ty , a l t i t u
