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基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究

丁浩林,  易仕和,  吴宇阳,  张锋,  何霖

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丁浩林, 易仕和, 吴宇阳, 张锋, 何霖. 基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418003-0418003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
引用本文: 丁浩林, 易仕和, 吴宇阳, 张锋, 何霖. 基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418003-0418003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
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Ding Haolin, Yi Shihe, Wu Yuyang, Zhang Feng, He Lin. Investigation on correction method of aero-optical transmission effects imaging deviation based on BOS technique[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(4): 418003-0418003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
Citation: Ding Haolin, Yi Shihe, Wu Yuyang, Zhang Feng, He Lin. Investigation on correction method of aero-optical transmission effects imaging deviation based on BOS technique[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(4): 418003-0418003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
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基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
  • 1.

    国防科学技术大学 航天科学与工程学院,湖南 长沙 410073

基金项目: 

国家重大仪器研制项目（11527802）;国家自然科学基金（11172326）

详细信息
    作者简介:

    丁浩林(1990-),男,博士生,主要从事航天气动光学方面的研究。Email:dinghaolin_gfkd@foxmail.com

  • 中图分类号: V19

Investigation on correction method of aero-optical transmission effects imaging deviation based on BOS technique

  • 1.

    College of Aerospace Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

  • 摘要: 高速成像制导导弹在大气中飞行时，受到气动光学效应的影响，目标成像位置与其实际位置之间出现偏差。实现对气动光学效应成像偏移校正，对于提高制导精度意义重大。气动光学效应成像偏移具有很强的随机性和非线性，校正起来十分困难。通过利用背景纹影技术测量光线穿过变折射率场后的光线偏移量，建立畸变图像与参考图像之间的控制点对，采用局部加权平均拟合方法构建用于图像校正的映射函数，利用双三次卷积方法对图像灰度值进行重采样处理，完成对畸变图像的校正。分别对固定相位物（透镜）和喷流马赫数3.0的超声速气膜引起的成像偏移进行校正，实验结果验证了校正方法的有效性。
    Abstract: When high-speed imaging guidance missile was flying in the atmosphere, which was affected by aero-optical effect, and then the imaging target position was different from the actual position. It was difficult for aero-optical imaging deviation to be corrected, due to the very strong random and nonlinear characteristic. The deviation of light rays passing through a variable refractive index field was measured based on Background Oriented Schlieren (BOS), the control points between the distortion image and reference image (undistorted image) were built, local weighted mean fitting method was adopted to construct the mapping function for the image correction, and bi-cubic convolution method was used to resample the image gray value, the distortion images were corrected at last. The imaging deviations caused by the stationary phase (lens) and the jet Mach number 3.0 supersonic film were corrected partly, and the validity of the correction method is confirmed by the experimental results.
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    [2] 许亮, 王鹿洋, 万自明, 赵世伟, 周立业, 王涛.  不同高度对0°~15°攻角气动光学成像偏移的影响 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220671-1-20220671-9. doi: 10.3788/IRLA20220671
    [3] 贾平, 陈健, 田大鹏.  航空光学成像气动光学传输效应计算研究综述（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220713-1-20220713-15. doi: 10.3788/IRLA20220713
    [4] 邢占, 陈晓依, 彭志勇, 杨志旺, 张贺龙, 邢忠福, 张宁.  红外气动光学效应研究进展与思考（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20220228-1-20220228-17. doi: 10.3788/IRLA20220228
    [5] 张月, 王旭, 苏云, 张学敏, 郑国宪.  运动物体大气扰流可视化光学监测实验研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210793-1-20210793-7. doi: 10.3788/IRLA20210793
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    [7] 孔雪, 宁国栋, 杨明, 彭志勇, 赵欣, 王松艳, 徐骋, 刘垒.  星光导航成像的气动光学效应影响研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1031001-1031001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1031001
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    [10] 马昊军, 王国林, 陈德江, 张军, 刘丽萍, 罗杰.  热环境条件下红外窗口气动光学传输效应实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 904001-0904001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0904001
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    [14] 丁浩林, 易仕和, 付佳, 朱杨柱, 何霖.  超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018007-1018007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018007
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    [18] 张士杰, 李俊山, 杨亚威, 陆敬辉, 李孟.  脉动流场光学传输效应仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2576-2581.
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    [20] 杨长久, 李双, 裘桢炜, 洪津, 乔延利.  同时偏振成像探测系统的偏振图像配准研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 262-267.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-07
  • 修回日期:  2017-12-03
  • 刊出日期:  2018-04-25

基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
  • 1. 国防科学技术大学 航天科学与工程学院,湖南 长沙 410073
    • 作者简介:

    丁浩林(1990-),男,博士生,主要从事航天气动光学方面的研究。Email:dinghaolin_gfkd@foxmail.com

  • 收稿日期: 2017-11-07
  • 修回日期: 2017-12-03
  • 刊出日期: 2018-04-25
基金项目:

国家重大仪器研制项目（11527802）;国家自然科学基金（11172326）

  • 中图分类号: V19

摘要: 高速成像制导导弹在大气中飞行时，受到气动光学效应的影响，目标成像位置与其实际位置之间出现偏差。实现对气动光学效应成像偏移校正，对于提高制导精度意义重大。气动光学效应成像偏移具有很强的随机性和非线性，校正起来十分困难。通过利用背景纹影技术测量光线穿过变折射率场后的光线偏移量，建立畸变图像与参考图像之间的控制点对，采用局部加权平均拟合方法构建用于图像校正的映射函数，利用双三次卷积方法对图像灰度值进行重采样处理，完成对畸变图像的校正。分别对固定相位物（透镜）和喷流马赫数3.0的超声速气膜引起的成像偏移进行校正，实验结果验证了校正方法的有效性。

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