外界干扰下车对车2×2 MIMO-VLC系统研究

为了研究干扰车辆和穿越道路行人对车对车可见光通信系统的影响,本文提出了带有外界干扰的车对车2×2 MIMO可见光通信模型.该模型以基于市场加权灯束模型的汽车前照灯作为2个发射器,以光电探测器作为2个接收器,考虑了间隔车道车辆和过道行人对系统性能的影响.研究结果表明:当误码率小于为10^(−4)时,同道、邻道和间隔车道车辆的纵向通信距离分别为:28 m、5~18 m、0 m;间隔车道的两车不能直接通信,但其前照灯发射光线会进入信号接收车辆从而对正常通信两车产生影响;行人穿越道路会使正常通信两车的误码率产生较大波动且存在积极影响,正常通信两车横向距离越大积极影响占比越高;本文提出的模型考虑了行人和车辆的干扰,为改善可见光通信在复杂交通网的应用效果提供了理论依据.

干涉式闭环光纤陀螺仪的PSO-PID控制优化方法

控制系统的设计会对响应速度快且应用范围较广的数字干涉式闭环光纤陀螺(ICFOG)动态性能产生影响。通过分析ICFOG的工作原理,推导出闭环离散控制系统,并利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对传统的PID控制器参数进行优化。基于这个优化过程,设计一种新型的PSO-PID复合控制器,以取代传统的PID控制器。通过与其他BP神经网络、模糊控制等方法进行对比凸显该控制方法的优越。通过数字仿真分析显示,跟踪速度相较于BP-PID控制方法提高了1.91倍,相对于PID控制方法提高了3.5倍,相对于F-PID控制方法提高了1.75倍。同时,控制精度相对于BP-PID控制方法提高了46.03%,相对于PID控制方法提高了66.30%,相对于F-PID控制方法提高了45.27%。结果显示,采用PSO-PID控制器能够快速达到控制目标且具有较小的超调量。

基于微型激光雷达的无人机智能化电力线路巡检技术研究

介绍了一种利用激光探测和测距(LiDAR)进行实时电力线检测的算法,并且对微型激光雷达无人机进行电力线路巡检抽象建模。通过使用平面分析法对巡检现场进行距离的比较来分割点云,并提取一组电力线候选点,这些点被拟合到线段上,线段根据它们的共线性质进一步分组比较。该方法可利用图像的共线特性完成特征检验,并在光线条件差以及线路背景复杂的环境下仍可获得较为可靠的巡检结果。案例中电力线路垂直平均误差最大为0.49 m,其他所有直线的估计平均误差都小于0.07 m,水平拟合时,所有平均误差都在0.14 m以内。验证了所提出基于微型激光雷达的无人机技术进行电力线路智能化巡检方法的有效性与可行性。

权重依赖荧光寿命成像检测甘油-水混合物黏度

目的基于荧光寿命成像技术,提出一种黏度检测的新方法,并评估不同权重荧光寿命在区分甘油-水混合物黏度的能力,从而提供对黏度区分的准确度和可靠性。方法采用电子学中的权重依赖原理,分别引入了振幅加权平均荧光寿命(τ_(m))和强度加权平均荧光寿命(τ_(i))。通过τ_(m)和τ_(i)检测甘油-水混合物黏度变化。振幅加权平均荧光寿命反映了荧光信号振幅与时间的关系,而强度加权平均荧光寿命则关注荧光信号强度的时变特性。结果τ_(m)和τ_(i)两种结果相互佐证,这不仅提高了对甘油-水混合物黏度变化的可靠性,同时也揭示了τ_(m)和τ_(i)在检测过程中的独特作用。尽管τ_(m)在捕捉荧光信号振幅变化方面发挥了关键作用,然而,τ_(i)在考虑荧光信号强度的时变特性时表现出更高的黏度检测准确度。特别值得注意的是,由于τ_(i)更为敏感,微环境黏度检测可以直接利用τ_(i)进行分析。这为实时、高灵敏度的微流体黏度监测提供了更为便捷的途径。通过对τ_(m)和τ_(i)的综合利用,不仅能够更全面、准确地了解甘油-水混合物的黏度信息,而且可以根据具体需求选择更为适用的参数进行深入分析。结论振幅加权和强度加权的结合可以在不同条件下更为灵敏地识别黏度的微小变化。这种方法的创新之处在于其对多参数的同时关注,提高了对黏度变化的敏感性和可分辨性。因此,这种权重依赖的荧光寿命成像技术不仅为甘油-水混合物的黏度探测提供了一种全新的方法,同时也为微流体、流变学以及新型功能材料研究等领域提供了有力的分析手段。

一维条码检测技术中分形理论应用分析

本研究基于一维条码检测技术截取150个典型反射率曲线段计算统计容量维数(D_(c))及缺陷度(Defects),选取边缘比率(ER)、边缘线段数量(LS)及波峰谷数量(FG)作为指标,采用主成分分析法计算反射率曲线段的复杂度。经统计,D_(c)区间范围为[1.00,1.42],平均值为1.18;Defects的区间范围为[0,0.0227],平均值为0.0055,D_(c)与复杂度的相关性显著,相关系数0.51。实验结果表明,Defects对于条码符号印制质量情况的评判主要集中于“最大”缺陷处,对于细微缺陷的描述不到位,D_(c)对于条码符号印刷质量的缺陷能够补充描述细节缺陷的情况,可作为一维条码符号印制品的质量检测的有效技术工具。

基于光电混合反馈控制的光电振荡器稳频研究

光电振荡器具有输出信号相位噪声低、频率可调的优点,已成为军民应用领域的研究热点。然而,目前光电振荡器存在输出信号频率不稳定的核心问题,这限制了其在工程中的应用和推广。基于此,文章研究了光电振荡器频率漂移机理,提出了一种基于光电混合反馈控制的光电振荡器频率稳定方法,该方法在保证光电振荡器低相噪的情况下可同时实现光电振荡器特定振荡频率的稳定输出。实验测试得到光电振荡器的稳定度达到了5.6×10^(-12)/天,这可以满足工程中对频率稳定的应用需求。

基于畸变率的图像几何校正

大视场成像光学系统中的畸变会降低图像质量,必须预以校正。提出一种新的校正方法,即根据畸变率的定义推导出畸变校正公式。根据公式,在镜头畸变率已知的情况下可以很容易地校正畸变。对于畸变率未知的情况,给出了建立畸变模型的方法,通过畸变模型可近似计算畸变率。得出通过控制畸变模型中某一个形状的参数可以控制畸变量大小的结论。提出的方法已经在实际工程中采用。实践证明,这种模型可以满足大多数镜头的畸变校正要求。

基于图像处理的激光清洗飞机蒙皮特性和机制研究

为了避免激光清洗后的飞机蒙皮图像难以直接观察、分析蒙皮特性与机制的问题,采用了一种基于Lab颜色空间的k均值聚类算法和基于Canny算子的边缘检测相结合的漆层宏观图像和微观图像共同分析的方法。首先对清洗后的图像进行颜色空间转换,将原本的RGB颜色空间转换为Lab颜色空间,并通过k均值聚类的算法进行图像分割,再将各漆层连接处的电镜图通过Canny算子进行边缘检测提取边缘信息,然后通过处理后的图像分别进行特性和机制研究,最后将图像处理结果通过热应力分析进行验证。结果表明,采用该方法,激光能量密度分别为6.37 J/cm 2和1.91 J/cm 2时,飞机蒙皮的面漆和底漆能被激光完全消除。该研究为激光自动除漆提供了参考。

Canny算法的改进及其硬件的实现

传统的Canny边缘检测算法是先对图像进行平滑,然后利用二维滤波器计算图像的梯度值,从而得到梯度直方图。通过基于梯度直方图来选取双阈值,最后进行基于双阈值的非极大值抑制,得到边缘检测的图像。为了能很方便地在硬件中实现这种算法,对传统的Canny算法进行了适当的改进,利用模板来代替原算法中的卷积,从而使得该算法在FPGA(Field Programmable Gate Array)中可以完全利用原理图来实现。

基于SOPC的智能车辆道路识别与跟踪

对基于PC的道路识别系统进行改进,利用SOPC技术在以单片FPGA芯片为核心的硬件平台上,完成了包括3×3窗口模块、改进的快速中值滤波、基于自适应阈值的Sobel边缘检测和Hough变换等图像预处理功能。通过μC/OS-II嵌入式实时操作系统来调度系统初始化、数据接收、道路识别、车辆控制和状态监控等任务,保证了视频导航的实时性要求。静态道路图像识别和实际道路行驶测试表明,该系统在一定干扰的情况下,成功实现了视频导航功能,具有较强的道路识别跟踪能力,且在速度、价格、灵活性上有很大的优势。

POTDR振动传感系统的数据处理与分析方法

偏振敏感光时域反射仪(POTDR)可用于检测光纤中背向传输瑞利散射信号里由振动引起的偏振态变化信息。立足于将基于偏振敏感光时域反射仪的全分布式振动传感器开发成一个便捷的测量仪器,研究了偏振敏感分布式振动光纤振动传感实验系统的数据处理与分析方法,重点研究了数字平均降噪和小波降噪以提高系统的响应实时性和信噪比。研究上述方法下系统的信噪比、响应时间、振幅分辨率、频率分辨率等参数所能达到的精度。研究结果表明使用时域波形平均的方法和小波降噪的方法均可大幅提高系统信噪比。系统实现了14 km的分布式振动传感,在1.26 s的时间响应下达到1 Hz的频率分辨率,系统信噪比达10 d B。

基于BD预编码的多用户MIMO室内可见光通信系统

针对多用户室内可见光系统,提出了基于预编码算法的多用户多入多出系统模型,通过对发送信号的预处理,在发送端将多用户干扰消除,从而有效降低用户终端的复杂度和功耗.基于4×[2,2]的室内多用户多入多出可见光通信系统,分析了块对角化预编码算法在室内可见光系统中的局限,并提出了相应的解决方案,即同一用户终端的不同光接收机采用不同的视场角.分析了用户终端的位置对系统信噪比、误码率性能的影响.数值模拟结果表明,当单个发光二极管芯片的发射功率为10mW时,在室内大部分区域,系统在100Mb/s的传输速率下能够达到10-6左右的误码率性能.

基于差分图像的运动目标跟踪与分割方法的应用研究

提出了一种基于差分图像运动检测和轮廓提取的跟踪与分割图像的方法。该方法首先从初始图像中提取目标的轮廓,然后利用相邻帧之间的差分图像初步确定目标在每帧图像中的粗略位置,最后把从上一帧图像中得到的目标轮廓置于该位置,并作为轮廓提取的初始值,由此可得到对目标的准确分割。

海水介质中激光前向散射的空间时间特性分析

针对海水介质及海水中的悬浮颗粒对激光的传输有强烈的吸收和散射作用,严重影响了激光雷达系统的应用范围这一问题,对海水光信道(前向散射)的时域、空域特性做了理论分析和计算机模拟,得出了在接受范围内,有用信号与噪声在时域、空域上的一系列特性差异,为减弱前向散射的漫射分量、提高系统的分辨率和信噪比的研究提供了理论依据和实验验证。

基于AOTF的便携式近红外光谱测量仪

提出了一种新型的基于声光可调滤光器(AOTF)的便携式近红外光谱测量仪,该仪器可用于液态食品的组分浓度的测量。概述了声光可调滤光器的基本工作原理,并详细介绍了便携式近红外光谱仪的系统结构和组成。对一组成分含量已知的牛奶的光谱所建立的线性回归模型的分析表明,该模型具有良好的相关性,满足实际生产的需要。

基于混合双立方法的MPMAP超分辨力图像插值处理算法

对超分辨力插值获得高分辨力图像的方法进行了研究,分析了通常的插值方法和超分辨力插值算法,并根据对MPMAP算法理论的研究提出了一种新的结合传统线性插值和MPMAP理论的插值算法.通过在初始高分辨力图像预处理和MPMAP迭代过程中分别运用双立方插值代替原成像过程的逆过程运算,相对于双线性插值算法可提高图像的峰值信噪比2 dB以上.结果表明,运用此算法对红外热图像进行处理,同样可以有效地提高峰值信噪比,并可获得很好的图像复原效果.

三维面部数据采集与NURBS曲面重构

为获取面部三维点云,并转换为高精度NURBS曲面,建立了面部图像采集与处理系统,并研究其中的点云自动拼接和曲面重构方法。首先,采用双光栅三维扫描仪将正弦光栅投射到人的面部,将被面部调制的变形光栅转换成两片分立点云。然后,通过标定块对测量系统进行标定,利用协方差求取旋转矩阵和平移向量实现点云自动拼接获取完整面部点云,并生成三角面片。最后,通过检测曲率、生成四边形网格、建立UV参数线等处理,进行曲面重构生成高精度NURBS四边域面部曲面,并对重构结果进行误差分析。结果表明:所重构面部曲面符合G1连续,标准偏差为0.009222 mm。本文所采用的高精度的面部曲面重构方法可用于复杂曲面的三维检测与重构中。

基于干涉原理的双图像加密系统

提出一种新的虚拟光学加密方法,该方法分3个步骤将两幅图像隐藏于3个随机相位板中。将两幅图像分别作为相位和幅度信息隐藏于一个复数场中,利用随机相位板作为参考光,并采用数字全息术将该复数场转换成平稳随机白噪声,利用干涉加密原理进一步将此白噪声储存于2个随机相位板中,从而将两幅图像信息隐藏于3个纯随机相位板中。该方法原理简单,无需进行迭代操作。计算机模拟结果显示:任何一个密钥错误,均无法得到原始图像的任何信息。同时,解密过程对系统中距离及波长等参数非常敏感,较大地提升了系统的安全性。

基于同态滤波的电子散斑干涉图像处理

由于散斑具有可测的强度和确定的相位,正逐渐被人们重视和进一步研究,现广泛应用于无损检测领域。电子散斑干涉条纹图上总是附带大量的随机散斑颗粒噪声。一般来说,散斑图像记录的变形信息主要集中在低频部分,而噪声主要在高频部分。为了得到变形物体的连续相位分布,需要用适当的方法对散斑干涉条纹图像进行滤波降噪处理。同态滤波是一种将亮度范围压缩和对比度增强的频域处理方法。采用基于同态滤波原理设计出的新的低通滤波器,将其运用于3步相移电子散斑干涉条纹图像处理,并从理论上进行了详细的论述。结果表明,运用该滤波器处理散斑条纹图像,过滤了大量的散斑颗粒噪声,增强了散斑干涉条纹的对比度。

一种用于低维光谱空间构造的非负主成分分析法

针对经典主成分分析法进行多光谱图像数据降维会使重构光谱反射比出现负值的问题,提出一种非负主成分分析法,并用该法构造低维光谱空间,实现高维多光谱数据与低维光谱空间的转换。首先分析主成分分析法产生非光谱反射比数据的原因,据此对主成分分析模型增加非负约束,建立迭代方程,求出一组线性无关的非负主成分权向量;然后用该组向量构造低维光谱空间;最后用非线性优化技术确定高维数据在低维空间中的投影值。实验表明,新方法与经典主成分分析法相比,能使重构光谱反射比数据限制在[0,1]范围内,保持了光谱反射比的物理意义,同时所构造低维光谱空间的精度能与经典主成分分析法保持一致。