Методы коррекции геометрических искажений видеосигнала камер, выполненных на матричных фотоприемных устройствах

• Автор: Харитонова, Евгения Николаевна
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Содержание
Список основных сокращений
Список основных условных обозначений
Введение
1 Исследование геометрических искажений ОЭС и методов их коррекции
1.1 Постановка задачи
1.2 Геометрический шум МФПУ
1.2.1 ПЗС и КМОП технологии
1.2.2 Шумы МФПУ
1.3 Исследование методов коррекции геометрического шума
1.3.1 Пространственная низкочастотная фильтрация
1.3.2 Исправление дефектных ячеек
1.3.3 Вычитание темнового кадра
1.3.4 Линейная коррекция
1.3.5 Способы повышения эффективности алгоритмов
1.4 Геометрические искажения, вносимые оптической системой
камеры на МФПУ
1.5 Основные результаты главы
2 Математическая модель геометрического шума
2.1 Постановка задачи
2.2 Обобщенная математическая модель выходного сигнала МФПУ
2.3 Упрощенная математическая модель выходного сигнала
2.4 Упрощенная математическая модель выходного сигнала, учитывающая нелинейность характеристики чувствительности пикселей
2.5 Математическая модель геометрического шума, учитывающая нелинейность характеристики чувствительности пикселей для ПЗС

2.6 Сравнение теоретических и экспериментальных данных на примере ПЗС-матрицы КА1-1003 “Кобак”
2.7 Комплекс программных приложений для моделирования цифровых систем
2.8 Основные результаты главы
3 Разработка алгоритма коррекции геометрического шума, основанного на аппроксимации передаточных характеристик МФПУ полиномом
2-го порядка
3.1 Постановка задачи
3.2 Оценка эффективности алгоритма коррекции методом вычитания темнового кадра
3.3 Оценка эффективности алгоритма коррекции методом линейной коррекции
3.4 Оценка эффективности алгоритма коррекции с помощью аппроксимации передаточных характеристик полиномом 2-го порядка
3.5 Аппроксимация передаточных характеристик методом наименьших квадратов
3.6 Обоснование применения полинома второго порядка для аппроксимации передаточной характеристики каналов МФПУ
3.7 Практическая формула коррекции с помощью полинома 2-го порядка с коэффициентами, рассчитанными МНК
3.8 Основные результаты главы
4 Методика калибровки
4.1 Постановка задачи
4.2 Равномерная засветка
4.3 Усреднение кадров
4.4 Выбор точек аппроксимации
4.5 Коэффициент усиления яркости
4.6 Температура и экспозиция
4.7 Основные результаты главы
5 Коррекция геометрических искажений, вносимых оптической системой
5.1 Постановка задачи
5.2 Влияние оптической неравномерности на эффективность коррекции геометрического шума
5.3 Коррекция оптической неравномерности
5.4 Основные результаты главы
6 Аппаратно-программная реализация алгоритма коррекции геометрического шума
6.1 Постановка задачи
6.2 Схема блока цифровой обработки изображения
6.3 Функциональная схема программы коррекции геометрического
шума на ПЛИС
6.4 Аппаратура цифровой обработки изображения астрономических объектов
6.5 Основные выводы главы
Заключение
Библиографический список
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

мощностью, чтобы использовать алгоритмы коррекции геометрического шума, использующие уравнения коррекции второго и даже третьего порядка.
Таким образом, для выбора оптимального алгоритма необходимо оценить эффективность коррекции геометрического шума с помощью аппроксимации передаточной характеристики каналов полиномом Т-го порядка и соотнести положительный эффект от повышения порядка полинома с необходимыми для коррекции ресурсами. Для выполнения данной задачи следует разработать метод оценки эффективности работы алгоритмов коррекции.
1.4 Геометрические искажения, вносимые оптической системой камеры на МФПУ
Объектив, или оптическая система в узком смысле, состоит из совокупности зеркально-линзовых, призменных и других элементов. Он играет важную роль при формировании преобразованного оптического сигнала в плоскости изображения [25]. ОС вносит в изображение свои искажения:
- пятна, образуемые из-за пыли и царапин на стеклянных поверхностях,
- аберрации, приводящие к нарушению расположения точки изображения в реальной оптической системе по отношению к идеальной и к нарушению гомоцентричности пучков (в хороших объективах частично или полностью устранены),
- падение освещенности изображения от центра к краю поля зрения.
Для идеальной оптической системы лучи, выходящие из какой либо точки предмета и прошедшие через оптическую систему всегда собираются в одну точку, то есть гомоцентричность пучка не нарушается. Реальная оптическая система, обусловленная конкретными радиусами кривизны поверхностей, толщинами линз и воздушными промежутками, а также оптическими характеристиками материалов линз, вызывает отступление от гомоцентричности пучков лучей в пространстве изображения.
Аберрации следует рассматривать как нарушение гомоцентричности пучков лучей или сферичности волновых поверхностей, а также как нарушения