基于改进RANSAC算法的雾天自动驾驶汽车视觉图像配准方法

针对雾天中依靠视觉SLAM的自动驾驶车辆图像匹配率较低的问题,通过模拟不同雾天中的行车场景,对三种特征点检测和描述算法进行了性能测试,得出采用SURF检测子结合SIFT描述子在雾天中鲁棒性和配准率较强,并通过FLANN算法完成粗匹配。同时对RANSAC算法进行了改进,通过设立测试集和自适应降低阈值的方法改善错误单应矩阵造成的运算效率较低,并采用自适应采样次数的方法解决算法迭代次数的上限问题,完成图像配准。在DAIR-V2X数据集上的实验结果表明:改进的RANSAC算法能够相对最优地得到正确匹配点对,且相较于PROSAC和传统的RANSAC算法,运行速度分别提升了18.5%与42.7%。

基于红外图像的SF_6检漏定位系统

设计与开发了一种基于红外图像的SF6气体检漏定位系统。本系统利用TMS320C6416高速图像处理能力及其灵活可配置的视频端口,结合S3C6410强大的控制能力,对可能发生SF6泄漏的现场进行红外视频图像的实时采集,利用帧间差分和局部熵差相结合的算法对泄漏点进行检测和定位。仿真及实验结果表明,该算法不仅克服了帧间差分法检测位置不够精确和局部熵差法计算量大的缺点,同时还有效的降低了诊断过程中被测对象的外形、表面缺陷和背景环境的噪声等影响,能够高效、准确地实现SF6泄漏点的检测和定位。

基于角点和局部特征描述子的快速匹配算法

提出了一种基于角点检测和灰度差分不变量区域统计直方图的局部特征描述子相结合的快速匹配算法。通过建立较少图层的阶梯金字塔,利用Shi-Tomasi算法提取图层中数量适中的强角点。采用具有几何意义的低阶灰度差分不变量描述图像特征,改进了传统算法对噪声及角点位置偏差敏感、计算复杂等问题。实验结果表明算法在保证具有旋转、尺度缩放、光照及小视角变化、模糊等性能不变的同时,整体匹配所耗时间以及正确匹配率均优于SIFT和SURF算法。

基于随机聚类的复杂背景建模与前景检测算法

为了构建鲁棒的背景模型和提高前景目标检测的准确性,综合考虑同一位置的像素点在时间上的关联性和与其相邻像素的空间关联性,基于经典的Vi Be算法中的随机聚类思想提出了一种复杂背景建模和前景检测方法.利用样本一致性原理,采用前n帧序列图像得到初始化背景,避免了Ghost现象的发生;根据实际复杂背景的动态反馈获取自适应聚类阈值和自适应更新阈值进行随机聚类,从而实现了对动态背景的适应性;通过全局扰动阈值和局部像素级判断阈值的结合,实现了对光照缓慢变化、快速变化以及突然变化的免疫性,准确地分割前景目标.对多组数据集的测试结果表明,本文算法较大地提高了背景模型对动态背景、光照变化及相机抖动的复杂背景的适应性和鲁棒性.算法还能很好地适用于红外图像检测运动目标的场合,扩展了本算法的应用范围.在没有进行任何图像预处理和形态学后处理情况下,得到的原始前景检测精度优于其他对比算法.

多功能嵌入式远程信息采集与监控系统

设计了一种基于ARM-Linux多功能嵌入式远程信息采集与监控系统,实现了对大型光电望远镜工作现场的环境信息、图像信息以及相关设备开关量状态信息的采集与监控.采用CGI技术,通过对设备驱动编程、Inter-net网络和串口通信编程以及基于GSM网络收发短信息编程和图像信息采集编程的开发,客户端通过访问系统内置boaweb服务器,可将远程采集的信息直观实时的显示在Web页面上,并可实现对现场相关设备开关量的控制.同时用发送短信息的方式也可实现同样的功能.系统性能稳定可靠、实时性好.

大型光电望远镜的实时远程监控系统开发

通过Internet与GSM网络实现对大型光电望远镜实时的远程监控。设计了一种基于ARM-Linux的嵌入式远程监控系统,系统内置Boa Web服务器,采用CGI技术,通过对GPIO驱动编程、Internet网络编程和串口通信编程及收发短信息编程的开发,用Web浏览器或手机短信形式实现对大型光电望远镜所在现场环境信息的实时监测及对现场相关设备开关量的监控。系统性能稳定可靠、实时性好。

大型光电望远镜嵌入式远程监控系统的实现

为了实现对大型光电望远镜工作现场的环境信息、图像信息以及相关设备开关量状态信息的采集与监控,设计了一种基于ARM-Linux嵌入式远程监控系统;利用Internet和GSM双网络,通过对底层设备驱动编程和上层软件编程的开发,客户端通过浏览器访问系统内置的Web服务器,可将相关的信息直观实时地在Web页面上显示出来,并且可实现对现场相关设备开关量的控制;或是用手机,按照系统设定的命令发送短信息也能很方便地实现同样的功能;该监控系统为建立大型光电望远镜设备的管理和维护系统奠定了基础。

高精度双目头盔畸变检测系统

设计开发了高精度双目头盔面板和滤光镜的畸变检测系统;系统对分划板十字丝图像进行中值滤波、自动阈值分割以及susan提取边缘等处理,并利用最小二乘法实现了对十字丝交叉点的识别与跟踪,利用图像测量技术得到了对应点的畸变值;通过对三维精密转台的控制,实现了对头盔面板和滤光镜的单点或自动多点位置的畸变检测;试验证明该系统稳定可靠、实时性强、精度高且小于10″,符合实际工程要求。

一种智能视频监控中遗留物与搬移物的检测方法

提出了一种智能视频监控中遗留物与搬移物的检测方法.基于高斯混合分布模型,采用不同更新速率的累积掩膜更新背景模型,建立双背景模型,利用基于边缘的相关匹配算法,识别和提取前景目标,给出遗留物或搬移物的空间位置并报警.实验结果表明本算法大大降低了计算的复杂度,对遗留物或搬移物的检测有较高的检测精度和鲁棒性,降低了误警率.

Internet与GSM的双网远程监控系统设计

设计一种基于ARM-Linux嵌入式的远程监控系统,通过Internet和GSM双网络实现在线监控和无线监控两种远程监控模式。采用CGI技术,客户端通过浏览器输入相应的IP地址,访问该系统内置的Webboa服务器,可将观测站采集的环境信息直观、实时地在Web页面上显示出来,并且可实现对现场相关设备开关量的控制;或是用手机,按照系统设定的命令,采用发送短信息的形式通过GSM网络也能很方便地实现同样的功能。

三维激光扫描系统中曲面空洞的识别与修复

为了解决三维激光扫描系统中重构曲面存在的空洞问题,提出了基于Floyd最短路径选择算法的空洞识别与修复方法。该方法对三维曲面中所有可能构成空洞的边界点进行逐个处理,采用树搜索算法获得与处理点直接或间接相连的边界点;将搜索到的边界点作为路径选择的节点,将连接节点的边界边作为路径选择的边并根据节点的搜索级别设置边的长度。当新搜索到的边界点与已搜索点发生重复时,首先,利用Floyd算法处理距离矩阵和路由矩阵找到空洞端点;然后,根据重复点与空洞端点生成空洞边集,最后,采用波前法对空洞边集进行处理。实验结果表明:本文所提方法能够准确识别连接有孤立边的空洞以及两个相邻空洞的特殊空洞结构,与传统方法相比,该方法具有更强的通用性和鲁棒性,空洞修复数量与两个传统方法相比分别提高了54.1%和21.3%。

步进电机的单片机控制系统研制

采用AT89C51单片机对步进电机进行并行控制,实现了硬件和软件相结合的控制方法.给出了用单片机仿真软件Proteus绘制的硬件原理图,并简要介绍了仿真过程及结果.

千兆网高清双波段视频采集系统

为了实现对远距离目标的实时监控,并全面清晰的捕获目标细节特征,设计了以千兆以太网为数据传输通路,通过FPGA进行采集分辨力切换,同时具有可见及近红外波段独立自动对焦功能的双波段高清视频采集系统。根据监控模式要求,系统将可见光、近红外探测器采集的视频数据,通过FPGA设置为指定分辨力的视频信号,通过千兆网将图像数据传入控制计算机,并由控制计算机进行图像显示与存储、自动对焦等操作。实验表明:系统能够根据监控要求,灵活的进行视频采集分辨力的切换及两路视频的自动对焦,最终实现了在两个波段下通过千兆网对远程目标视频的实时显示和高清存储。

基于混沌与快速小波变换的多光谱图像压缩加密算法

针对多光谱图像存储和传输安全性问题,提出一种将混沌思想、小波变换和KL(karhunen-loeve)变换相结合的多光谱图像压缩加密算法。首先,采用K-means聚类方案将多光谱图像聚类为通用像素,通过选择合适的K值使算法的性能最优,同时便于后续处理;然后对通用像素进行二维离散9/7小波变换,对变换后的系数进行Arnold变换以及加密处理,消除多光谱图像大部分空间冗余,减少压缩过程中的块效应;之后对产生的小波系数进行改进的KL变换,消除残余空间冗余和光谱冗余;最后采用差分脉冲滤波器对系数进行编码,并采用Tent映射对码流进行混淆扩散加密。通过实验可知,本算法的信息熵达到11.7943(选取12位多光谱图像),信息熵更接近最大值12,优于现有算法,可以更好的隐藏原图特征;该算法的像素变化率(NPCR)和归一化平均变化强度(UACI)分别为99.81%和34.19,优于现有的其他算法,本算法可以更好的抵御差分攻击;输出比特流变化率保持在47.62%~47.71%之间,密文比特流变化率保持在47.45%~47.52%,本算法具有较好的密钥敏感性;在压缩比为4∶1~32∶1范围内,系统PSNR在42 dB以上,具有很高的压缩性能。在4∶1~32∶1范围内,本压缩算法达到很高的峰值信噪比,优于现有的压缩算法,在正常工作压缩比为16∶1时,比现有压缩算法的信噪比提高了0.64 dB以上。为进一步验证算法在高压缩比情况下的压缩性能,该研究测试了压缩比为128∶1时系统的信噪比为31.28,此时,重建后的图像较为清晰,优于现有算法1 dB以上。可见,该算法可行,且特别适合对压缩比要求较高的场合,并在频谱保真方面具有较好的效果。

复杂海背景下的自适应舰船目标检测

光学遥感图像海面舰船目标检测易受云雾、海岛、海杂波、阴影等多种复杂因素的干扰。同时,由于卫星遥感图像的幅宽较大,若需要满足实时检测和硬件移植的需求,还要考虑算法的计算量和可移植性。鉴于实际工程的需要,本文提出了一种基于视觉显著性适用于复杂背景下的自适应舰船目标快速定位与检测方法。本算法首先基于图像梯度自适应获取全局最优尺度,通过谱残差显著性模型获得全局显著性区域。对于显著区域局部存在全局阈值分割效果不佳的区域(称为复杂区域),本文通过设计轮廓等形状特征来筛选出局部复杂区域,并对其进一步计算显著图,之后将处理结果与原显著图进行融合,获取最终的疑似区域提取结果。最后使用支持向量机对候选区域进行进一步判别。结果表明,本文算法可以有效检测出复杂背景下不同尺寸和方向的舰船目标区域,算法检测正确率为91.4%,召回率为91.2%,优于大多数同类算法,接近深度学习算法精度。同时在算法体量上,本文算法的计算量和参数量远远低于大多数深度学习框架,更适合硬件移植,同时算法的迁移性更强,易于修改和维护。

新型SAR实时成像光学系统设计

为了实现对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据实时成像处理的目的,在利用空间光调制器(SLM)的基础上,设计了SAR数据实时成像斜平面光学处理器,并调整光路,在保证像质的情况下减少系统所占体积。首先,利用SLM代替传统斜平面处理器中的胶片,提高SAR数据光电转换的速率。然后,根据已知的SAR相关数据设置光学处理器的结构参数。根据SAR的横纵缩尺比设计满足要求放大率的柱透镜,根据柱透镜的总体长度设计球面镜,以保证柱透镜有足够的工作空间,球面镜部分设计为4组元全对称结构形式。设计完成后,再调整光路以减少系统所占体积,紧凑轻便以便于星载或机载使用。设计结果表明,系统MTF在截止频率内均大于0.4,满足成像要求。光路优化调整后,由总长1400 mm左右变为700 mm左右,满足设计要求和实际使用要求。

SAR实时成像光学处理器光机系统设计

为了进一步提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)面对海量回波数据的实时成像处理能力,基于4f光学结构对SAR实时成像光学处理器进行了光机系统设计和分析。首先,设计了适用于滤波算法的入瞳直径21 mm、视场角7°、焦距172 mm的傅里叶变换透镜,并对4f光学系统采取紧凑化设计。然后,利用集成优化方法优化了4f光机结构中的柔性镜座,并对整体结构进行了模块化设计和分析。分析结果表明:4f光学系统成像质量趋于衍射极限,傅里叶变换透镜的MTF在55 lp/mm处优于0.57,4f光机系统在常温1g重力工况下透镜面形RMS值小于λ/50,整体结构基频大于100 Hz。4f光学处理器整体尺寸为405 mm×145 mm×92 mm,质量约为2.94 kg,其体积、质量分别仅是同等SAR数据处理水平的斜平面光学处理器的30%、48%。通过数据的模拟仿真,表明系统设计满足星载或机载的实时成像使用需求。

太阳Hα空间望远镜信噪比分析

太阳Hα空间望远镜是国际上首次实现全日面Hα单色像(包括Hα线心和线翼3个波段)的空间观测望远镜,对太阳物理研究有着重要的意义。信噪比是定量评价空间望远镜成像质量和工作稳定性的重要指标,因此信噪比的计算和估计对太阳Hα空间望远镜的研制和使用至关重要。本文从太阳Hα空间望远镜工作原理和能量传递的角度出发,建立了信噪比计算模型,推导了信噪比计算公式。在此基础上计算了信噪比以及曝光时间区间,给出了最佳工作状态下单像元和像元合并情况下曝光时间分别为5 ms和10 ms。实验结果表明,计算值和测量值误差在1%以内,由此可以验证该信噪比计算模型的准确性和实用性。