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临近空间图像侦察系统中的图像恢复技术研究

作　者: 闫奕名
导　师: 张晔
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 临近空间平台特性 JPEG 图像恢复
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

近年来,临近空间平台成为各大军事强国研究的热点。由于临近空间处于空天之间这一特殊位置,在此平台上建立的军事侦察系统,不但有其独特的优势,而且可以与航空航天平台协同工作,这为军事侦察开拓了更广泛的运作空间,更为许多后期军事任务提供更多更加可靠的信息。临近空间的侦察任务是一个系统化的工作。根据临近空间平台特性要求设计的飞行器搭载着图像传感器,对于感兴趣目标区域进行图像探测工作,探测到的图像需要经过无线信道返回地面控制中心,再根据不同应用需求对图像进行分析,得出图像退化原因,进而才能做各类图像恢复工作。本文研究临近空间侦察系统中的图像恢复技术,则必须解决上述系统中许多问题的,在此做了以下几部分工作:首先是临近空间平台特性分析工作。临近空间平台是新型平台,其特性是人们最想了解的,也是研究的首要任务。只有掌握其空间特性,才能更好的设计飞行器和飞行器搭载的图像传感器,进而才能做图像特性的分析。本文对于临近空间与卫星平台的一致性差异性进行了较为全面的分析。随后,针对不同退化原因,做了两部分图像恢复工作。第一,针对图像压缩失真的恢复技术研究。临近空间飞行器探测的图像数据量庞大,为了既能节约存储空间又能减少传输信道负荷,必须对图像进行压缩。目前的压缩标准多种多样,本文选择JPEG标准,因其简单,成熟,容易实现,不但可以压缩静止图像,还可以以帧为单位压缩连续图像,非常适合对于新型空间的探索性研究,因而本文首先设计仿真临近空间图像压缩系统。图像压缩势在必行,相应的图像退化也在所难免,由于压缩系统采用JPEG压缩标准,在较大压缩比时,压缩失真的主要反应为块效应,为提高了图像质量,研究相应图像恢复技术是非常必要的。分析得知块效应产生原因主要是图像分块量化时,造成解压缩后图像分块处高频信息分布不均。本文考虑小波变换便于频域分析处理的良好性质,将图像进行小波变换后进行处理,取得较好的恢复效果。第二,针对图像投影失真的立体恢复技术研究。在如目标识别,战场评估等深层次应用时,立体图像可提供更多的信息和更大的便利,研究立体恢复技术是非常必要的。本文根据立体视觉原理,利用不同角度采集的两幅图像来实现立体恢复任务。其中主要研究了立体恢复中像对匹配这一关键技术,并利用匹配结果恢复了图像的立体信息。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景及研究的目的意义  10-12
  1.2 国内外在该方向上的研究现状  12-17
    1.2.1 临近空间平台的研究现状  12-13
    1.2.2 图像压缩技术研究现状  13-14
    1.2.3 图像恢复技术研究现状  14-17
  1.3 论文主要研究内容和结构安排  17-18
第2章系统相关图像技术的基本原理  18-31
  2.1 临近空间图像特性分析  18-23
    2.1.1 临近空间平台与卫星平台一致性和差异性分析  18-22
    2.1.2 临近空间图像传感器和图像特性  22-23
  2.2 图像压缩基本原理  23-26
    2.2.1 JPEG 压缩基本系统  23-24
    2.2.2 利用M-JPEG 压缩连续图像  24-26
  2.3 图像恢复基本原理  26-30
    2.3.1 图像压缩失真恢复原理  26-27
    2.3.2 图像立体恢复原理  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章临近空间图像压缩系统设计及压缩失真恢复  31-39
  3.1 引言  31
  3.2 临近空间图像压缩仿真系统设计  31-35
    3.2.1 系统的性能指标和硬件构成  31-33
    3.2.2 系统工作过程  33-35
  3.3 针对压缩失真的图像恢复  35-38
    3.3.1 压缩对于图像后期应用的影响  35
    3.3.2 基于小波域处理的恢复技术  35-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章临近空间图像立体恢复研究  39-67
  4.1 引言  39-40
  4.2 临近空间立体恢复系统  40-41
  4.3 临近空间图像立体恢复方案分析  41-45
    4.3.1 临近空间所采集图像的成像特点  41
    4.3.2 立体恢复选用的几何模型  41-45
  4.4 临近空间遥感像对间立体匹配方法研究  45-59
    4.4.1 立体匹配方法的研究目的  45-46
    4.4.2 一般的立体匹配方法  46-50
    4.4.3 临近空间遥感像对的立体匹配  50-57
    4.4.4 约束准则和匹配点的筛选  57-59
  4.5 立体恢复  59-66
    4.5.1 摄像机标定  59-63
    4.5.2 视差图与三维空间点重建  63-66
  4.6 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-73
致谢  73

临近空间图像侦察系统中的图像恢复技术研究

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