一种针对图像模糊的无参考质量评价指标

在成像模型的基础上,分析了图像模糊的原因,提出了一种为图像构造参考图像的方法,进而将结构相似度(SSIM)评价方法引入到无参考图像质量评价中,提出一种无参考结构清晰度(NRSS)的新的无参考图像质量评价方法,将其用于对模糊图像的质量评价。该方法通过低通滤波器来构造参考图像,通过计算原始图像与参考图像的结构相似度值来评价原始图像质量,很好地结合了成像系统的数学模型和结构相似度评价方法的优势,实验结果表明无参考结构清晰度评价指标能够给出和主观评价方法以及其余有参考评价方法一致的结果。

大面阵CCD图像实时显示系统的设计

为解决基于CameraLink接口的相机必须使用专用采集卡和系统机才能显示的问题,设计了一种结构简单、携带方便的图像实时显示系统。该系统采用2片SDRAM对图像进行交替缓存,并在Xilinx公司的Spatan3系列现场可编程门阵列(FPGA)中完成了较为复杂的主要控制逻辑。将CameraLink输入的图像经过拼接、BIN等预处理后缓存到1片SDRAM,同时按照一定格式以25frame(50field)/s的速度读出另1片SDRAM中的图像,经ADV7300转换成模拟电视信号后送到模拟显示器显示。结果表明,在相机帧频为3.6frame/s时,该系统可以实时显示大面阵CCD数字航测相机拍摄的图像,能观察不同分辨率的图像以及原图像任何部位的细节,并能根据天气条件调整显示亮度以更好地观察图像。该系统只包含1块电路板和1个模拟显示器,已成功应用于4008×5344面阵的CCD数字航测相机中。

高速实时光纤图像传输系统的实现

为提高光电经纬仪上图像传输系统的性能,设计了利用现场可编程门阵列(FPGA)的Rocket IO IP核,完成了Camera link并行接口与光模块串行接口的相互转换。通过自定义的图像传输协议,搭建了图像传输系统与各个分系统的互联平台,实现了高速图像实时传输至机下进行处理、显示和记录,同时在该光纤通道上复合传输相机控制命令和外同步时序。阐述了系统总体结构思想,发送端和接收端的软、硬件设计,介绍了Rocket IO关键属性、数据包收发状态机、图像传输协议等。实验结果表明,系统工作速率达2.5Gb/s,传输链路稳定、可靠、无误码,突破了传统光纤传输协议的开源局限,用户可直接使用光纤串行数据信息,减少导电环配线量,具有传输带宽高,图像质量好,抗电磁干扰性能强等优点。系统经过测试验证并已应于到工程项目中。

NAND flash图像记录系统坏块管理关键技术

提出了NAND flash型高速大容量图像记录系统的高效坏块管理方案。针对坏块表的快速检索和可靠存储问题,提出了基于位索引的坏块信息快速检索结构;为解决坏块快速匹配问题,提出了基于滑动窗口的无效块预匹配机制;对于突发坏块造成写入速度下降问题,提出了滞后回写机制。系统架构全部用硬件方式在FPGA中实现,实验结果表明:检索8个物理块坏块信息仅耗时2个时钟周期;预匹配和正确物理地址生成耗时都为0个时钟周期;突发坏块发生时系统写入速度不受影响,滞后写回在最差情况下耗时也仅22.280 36 ms;系统持续写入速度最大为848.65 MB/s,读取速度为1 265.5 MB/s,擦除速度为9 120.245 MB/s,系统存储容量为160 GB,坏块管理保留容量为8 GB,纠错能力为1 bit/512 B。

一种改进的实时压缩跟踪算法

压缩跟踪算法作为一种新的算法,具有简单、高效、实时的优点,但该算法依然存在缺陷。首先,在复杂背景或有遮挡等情况下,容易较快的引进误差;其次,跟踪窗口保持不变,使得不能正确跟踪目标位置且不能准确更新正负样本;最后,搜索样本数目大,导致跟踪速度不理想。针对这些问题,利用前后帧跟踪点的直方图对比来判断遮挡的发生,并自适应的改变更新系数;采用在原算法最优匹配点周围小范围多尺度搜索更优位置的方法,来适应目标尺寸的变化;引入粗精跟踪策略,在不同阶段使用不同数量的子特征集进行匹配,以筛选样本、减少计算量。这些改进避免了算法缺陷导致的跟踪失败,提高了跟踪效率。实验证明,改进后的算法比原算法具有更好的鲁棒性且跟踪速度更快。

变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用

为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。

红外图像序列中不均匀背景消除新方法

从红外相机自身特性和使用角度两方面对靶场红外图像序列中不均匀(花纹)背景产生的原因进行了剖析,分析了传统红外图像非均匀校正算法在处理靶场序列红外图像上的优缺点,提出在目标跟踪过程中随着场景变化,基于实时线性标定的非线性红外图像的校正的新方法,克服了传统方法的弊端,实时确定了校正增益系数和校正因子,消除了序列红外图像中不均匀背景。通过对含有弱小目标的靶场实际序列红外图像进行仿真验证表明,新方法去除了图像固定图案噪声,消除了探测器坏元的影响,输出了理想的序列红外图像。

基于无参考结构清晰度的自适应自动对焦方法

针对自动对焦系统,提出了一种基于单帧图像无参考结构清晰度的自适应变步长爬山搜索策略。该方法利用了无参考结构清晰度可提供的离焦量先验信息:当离焦量大时,大步距粗调快速逼近准焦位置;当离焦量小时,小步距微调准确定位准焦位置。该方法在不降低调焦精度的情况下,大大减少了自动对焦所需的图像数量和决策次数。实际系统实验结果表明,新方法使自动对焦速度提高了50%以上。

基于高速总线的实时图象采集和存储

基于目前的计算机体系结构 ,为解决图象的实时采集和记录问题 ,引入高性能总线是一项有效的解决办法。详细阐述了利用 PCI总线和 SCSI设备对高速 CCD图象数据的实时采集和存储 ,并给出了硬件实现和软件流程。

子空间模型下的仿射不变目标跟踪

针对目标跟踪过程中目标可能出现的快速变化和严重遮挡等问题,提出了一种基于新的子空间表示的目标跟踪算法。采用距离不变量对尺度不变特征变换(SIFT)特征点匹配对进行提纯。用提纯后的特征点匹配对,通过线性拟合得到仿射变化参数。在粒子滤波的理论框架下,采用快速的迭代算法,建立目标的主分量(PCA)子空间表示,结合计算得到的仿射变化参数,构造有效的目标观测模型完成跟踪。同时,采用在线学习的方法对SIFT特征点和PCA子空间进行定时更新。大量实验表明,提出的算法能快速有效地完成对姿态和形状剧烈变化的目标的精确跟踪。

遥感图像客观质量评价方法研究

为分析图像压缩过程对遥感图像质量的影响,从遥感图像构像质量和几何质量两个方面探讨了遥感图像客观质量评价方法,并改进一种基于Harris角点检测算法的亚像素级角点检测算法。采用JPEG2000、SPIHT两种算法分别对这些评价方法进行验证。实验表明:为满足人眼视觉观察能分辨图像细节的要求,遥感图像压缩比不宜超过16倍,为使压缩后图像满足计算机视觉应用,图像压缩比不宜超过8倍。

基于Hough变换和边缘灰度直方图的直线跟踪算法

提出一种基于目标轮廓直线的参数方程和边缘灰度直方图相结合的跟踪算法。首先,利用Hough变换得到待匹配直线的直线参数方程,同时建立该直线边缘的归一化灰度直方图,由此得到的初始模板包含了目标的空间位置和像素分布信息。然后,在后续帧中,利用梯度方向和参数方程对分割后的像素进行聚类,得到多条待匹配直线。最后,利用灰度直方图匹配算法获得直线边缘的精确位置。实验证明该算法对处于复杂背景下、存在局部短时遮挡的包含直线边缘的目标有很好的跟踪效果。

用SDRAM在高速数据采集和存储系统中实现海量缓存

SDRAM作为大容量存储器在高速数据处理系统中具有很大的应用价值。详细介绍了SDRAM的存储体结构、接口信号和操作方法 ,结合实际系统设计给出了使用大规模集成电路FPGA实现的硬件接口 ,并分析了操作SDRAM时的状态转移过程。

基于多特征融合的红外目标关联算法

利用红外目标同时具有位置、灰度、面积等多特征的特点,提出了一种基于多特征融合的目标关联算法。首先在极坐标系下对目标位置采用概率数据关联算法计算候选目标的关联概率,然后结合目标的灰度、面积特征的预测误差计算关联波门中的候选目标在各种特征条件下的关联概率,进而利用多特征融合方式,计算出综合关联概率,完成目标状态估计的更新。实验仿真结果表明,由于跟踪关联概率由多种特征共同确定,避免了目标位置特征信息不稳定所造成的跟踪精度下降的问题,实现了密集杂波环境下红外目标稳定跟踪,其跟踪精度和稳定性明显高于依靠位置特征信息进行关联的传统概率数据关联算法。

基于D-S证据理论的多特征数据融合算法

Dempster-Shafer证据理论是不确定推理的一种重要方法,提供了一定程度的不确定性,可以指定给相互重叠或互不相容的命题,然后通过Dempster组合规则将不确定性信息在新证据中进行重新分布,该理论在许多方面都得到了广泛的应用。将来自图像传感器的多种图像特征,通过D-S证据理论将这些特征信息进行融合,并应用于目标的识别。实验结果表明D-S证据理论用于多特征数据融合的目标识别算法是有效的,基于该理论的多特征数据融合具有广阔的应用前景。

一种率失真最优的JPEG2000码率自适应控制算法

为解决高分辨率航测图像数据量庞大问题,在研究JPEG2000码率控制算法的基础上,提出一种新的码率预分配自适应控制算法。对图像进行小波分解后,将去除最低频的子带小波系数建模为高斯分布。基于率失真理论推导出每个码块在总码率一定的情况下编码中实际应当贡献的码率,在熵编码时实时截止,而对最低频子带进行完整无失真编码。该算法实现码流的实时截断,减少编码器的计算量和存储空间,提高编码效率。试验结果表明,在图像压缩码率不是很高的情况下(>0.5bpp),采用码率预分配自适应控制算法模型,图像压缩效果要明显好于对整个频带都默认为高斯分布时的效果。

基于自适应指数哥伦布编码的图像压缩算法

在徐勇等人提出的适用于硬件的低复杂度算法的基础上,提出了一种基于自适应指数哥伦布编码的图像压缩算法来进一步提高压缩性能.首先,对图像进行4级5/3小波变换;根据小波变换后的子带数据进行建模,得到最佳量化步长.然后,采用JPEG_LS算法预测量化后的IL子带,并对各个子带数据进行零游程编码.最后,对零游程编码得到的数据进行自适应指数哥伦布编码.实验表明：当比特率大于0.25 bpp时,本算法略好于徐的算法;当比特率小于0.25bpp时,本算法重构图像的峰值信噪比较徐的算法高0.2～2 dB.结果显示,本算法不仅提升了压缩性能,而且由于指数哥伦布编码级数更新模型复杂度很低,完全可以用硬件实现.

基于SRIO的高速图像串行传输系统设计

针对CCD图像具有分辨率高、数据量大的特点,本文提出一种新的平台,可实时完成数据采集,并将采集的数据通过SRIO接口以3.125Gb/s的速度进行传输与显示。该方法根据SRIO接口协议,采用FPGA+DSP的方式,利用FPGA内的高速串行通信接口MGT,实现SRIO通信协议,与DSP之间的SRIO接口模块进行高速传输,再通过DSP的网络接口将接收到的数据实时传输到PC机,进行显示。实验结果表明,这种新的平台能够实时传输所采集的CCD相机数据,并具有可靠性高,可移植性强,升级简单,易于工程实现的优点。

高精度位置随动系统的误差源分析

以经典三闭环控制系统为研究对象,对其误差源做了较为详尽的分析,将系统误差分为通过算法可调节的误差和通过算法无法调节的误差两大类。文中对舍入误差、传感器量测误差、采样率误差和带宽引入的误差这四种主要的误差源做了定量分析,并从物理运动学角度按由内环到外环的顺序分析了这几种误差在环间的传递与叠加。通过这种对误差的定量分析,可以直观的观察各类误差在总误差中所占的比重,为有针对性的设计系统提供了重要的理论依据。最后以某光电量测设备为控制对象进行了实验,实验结果表明该误差源分析理论是可行的。

雷达-光电经纬仪联合定位模型及误差分析

在现代靶场测量系统中,将不同测量设备测量数据进行融合处理以提高系统的综合测量水平和设备的使用效率。利用部署在光电经纬仪附近的雷达,建立雷达-光电经纬仪联合定位模型,将测角信息和部署在其附近雷达的测距信息进行数据融合,可以得到目标相对于经纬仪的距离,从而确定目标的空间三维位置;分析了定位模型的主要误差来源和典型情况下的误差情况。其结果表明,在典型情况下雷达经纬仪联合定位模型距离定位误差与雷达测距误差基本相当。