一种新的De Bruijn彩色结构光解码技术研究

为了有效地对De Bruijn彩色结构光编码图像进行高精度的解码,提出了一种新的解码方法,该方法包括基于梯度分析的中心彩色条纹提取方法、基于聚类分析的颜色分类方法和基于双梯度多通道动态规划的特征点匹配方法.该方法适用于每类颜色的像素点成线性分布的调制后结构光图像,能够有效地消除颜色干扰;同时充分利用局部邻域信息,有效地解决了特征点的匹配问题,提高了解码精度.实验表明该方法在不需要假定待测物体全表面单调和严格限制其连续性的条件下,可以有效地改善解码精度,具有较强的鲁棒性.

紫外光通信的散射信道简化模型

针对不同的紫外光通信模式,提出了非直视单散射信道模型的简化模型,通过实验验证了简化模型的准确性和高效性;在简化模型的基础上,对各种典型天气条件下,不同通信距离的能量损耗等进行数值仿真和结果分析,为日盲段紫外光散射通信系统的能耗分析提供了理论依据。通过对仿真结果的分析可知,简化模型可在保证仿真精度的前提下,提高仿真速度105倍;通信距离较小时,能见度对能量变化的影响较小;当距离增大后,薄雾天气对能量衰减迅速增加;随着距离的增加,轻霾、晴朗、非常晴朗等天气对能量衰减影响程度的差异也逐渐增加,即能见度越低,能量衰减曲线越陡,反之,曲线越平缓。

空地激光通信跟踪精度主要外界影响因素研究

为了分析空地激光通信外界因素对跟踪精度的影响情况,将平台振动、大气湍流和背景光三个主要影响因素归结到对跟踪精度影响的统一框架下进行了研究。使用实际测量得到的平台振动数据,建立空地激光通信跟踪仿真系统,分析了不同条件下,三种外界因素对跟踪精度的综合影响情况。在文中假设基础上,分析可知:粗跟踪单元可以较好的抑制地面运动平台的振动,保证激光能够进入精跟踪视场;中强度的湍流使精跟踪残差标准差增大4倍左右,如果试验地点选择在高海拔地区,大气湍流使精跟踪残差标准差增大2倍左右。

自由空间激光通信捕获控制系统

为了完成快速高概率的捕获,设计并构建了自由空间激光通信捕获控制系统,主要由主控计算机、GPS/INS捷联导航系统、数传电台和控制软件等部分组成。主控计算机采用嵌入式操作系统Windows CE,控制系统采用多线程同步技术和事件驱动方式处理多个通信串口的数据,减少了处理数据的延迟时间;同时,系统采用快速高精度指向算法,实现高精度的粗对准;使用复合光栅螺旋扫描方式和可对速度补偿的捕获算法,减少了捕获时间,提高了捕获概率。基于野外试验数据对捕获控制系统性能进行分析评估。结果表明,系统指向误差小于1°,捕获时间小于30s。目前,该系统已经研制完成并投入使用,效果良好。

基于激光位移检测技术的螺纹检测仪研制

针对内、外螺纹外形检测的特点和难点,本文提出了一种基于激光位移检测技术、光栅位移检测技术、精密机械技术和计算机辅助数据处理技术的非接触检测方法。该系统具有2μm的检测灵敏度,±30μm位移检测精度,以及2kHz的检测带宽。实验证明,该方法能够快速、高精度地测量齿高、齿顶角、螺距、锥度等多项螺纹尺寸参数。文中详细论述了系统的组成、检测原理与方法、上位机软件的数据处理,分析了系统误差产生的原因和提高精度办法。

激光脉冲云层传输时间扩展与信道均衡

云层粒子对激光的多次散射引起激光脉冲产生时间扩展,造成接收信号出现码间串扰。首先建立了带均衡滤波的云层激光通信链路信道模型;然后使用蒙特卡洛光线追踪法得出了云层信道在不同光学厚度下的脉冲时间响应特性;并推导出考虑码间串扰时的系统误码率计算模型。对不同云层光学厚度下,不使用均衡滤波和使用均衡滤波时的信噪比与系统误码率间的关系进行了仿真与分析,发现使用均衡滤波能有效地对云层信道多次散射效应的影响进行抑制。

GPS/INS系统误差对空间激光通信对准算法的影响分析

为了分析GPS/INS系统误差对空间激光通信对准算法的影响,提出了静止和运动通信终端间激光通信的对准算法。根据XW-ADU5600的系统误差,建立了对准算法模型,分析了位置、姿态、航向误差所引起的对准算法误差,给出了相应的仿真曲线。结果表明:对于静止通信终端的对准算法,大地高误差引起的误差很小,可忽略不计,位置误差引起的误差在方位方向上的分量大于俯仰方向,相差大约一个数量级;对于运动通信终端的对准算法,增加基线长度可以减少误差,姿态和航向误差引起的误差大于位置误差引起的对准误差,且误差与通信终端的当前姿态、航向角以及位置误差的增量方向有关。

基于Choquet模糊积分的运动目标检测算法

本文提出了一种基于Choquet模糊积分的运动目标检测算法(CIMOD,Choquet Integrate-Based Moving Ob-ject Detection).将模糊测度和模糊积分理论应用于运动目标与背景分类中,提出了自适应阈值的Choquet积分算法,实现了图像的颜色特征和纹理特征相融合;选择YCbCr颜色空间代替传统RGB空间,将图像亮度与色度分离,降低了光照变化对运动检测的影响;利用局部二元模式(LBP,Local Binary Pattern)纹理特征对亮度级的单调变化具有不变性的特点,将其融合到检测算法中,有效抑制了阴影的干扰.仿真实验结果表明,即使在光照变化、阴影干扰等复杂背景情况下,该算法也能够准确的检测出运动区域.

机动平台与卫星间激光通信捕获系统仿真研究

假设初始指向在方位和俯仰方向的误差来源独立且同分布,CCD噪声电流服从标准的正态分布,CCD平均信号服从泊松分布,在此基础上创建捕获仿真系统。捕获系统采用光栅螺旋扫描和扫描/跳步的捕获方式,给出了最大捕获时间和捕获概率的计算公式。通过运行仿真程序,分析了两个终端的相对速度对捕获系统的影响情况,对捕获系统的各项参数进行了优化选取,并提出了带速度补偿的扫描捕获路径算法,提高了系统的捕获概率。

一种基于CAVE的交互式全景视频显示方法

为了实现全景视频的沉浸式显示,开发了一个基于CAVE的交互式全景视频显示系统.本系统成功地实现了pgr全景视频文件在CAVE上的播放.首先,将全景视频中的每一帧全景图像映射到一个虚拟球面上;其次,使用五个虚拟相机对该球面的四面及顶面进行拍摄,调整各相机的参数使所得各幅图像覆盖整个球面区域,并能够无缝拼接;最后,将所得五幅图像分别投影到CAVE系统中各投影幕中;另外,实现通过鼠标、手柄等输入设备调整CAVE中各投影幕的画面.

云层信道光通信链路误码率及性能改善途径分析

云层粒子多次散射引起激光脉冲时间扩展,造成接收信号出现码间串扰。首先使用蒙特卡洛光线追踪法对不同云层光学厚度下,云层的激光脉冲时间响应进行了仿真,并将仿真结果拟合为双Gamma函数。然后建立了云层信道最大码元传输速率计算模型和带均衡的云层信道时间响应模型,并推导出考虑码间串扰时的系统误码率计算模型。通过仿真得出:数据传输速率自适应和信道均衡能有效地对云层多次散射效应进行抑制,改善系统误码率性能。

基于模糊积分特征的红外图像运动目标检测算法

提出了一种新颖的融合红外图像的亮度和纹理特征进行运动目标检测的算法。算法使用模糊数学理论中的Sugeno模糊测度和积分技术将图像的亮度特征与局部二元模式纹理特征结合进行运动前景/背景分类,实现了低信噪比、黑白级反转等复杂背景条件下的准确目标提取。通过实验分析比较了不同检测算法的检测结果,实验数据表明,该算法能够以高检测率、低误检率获得运动目标,为进一步的目标识别或跟踪提供了保障。

基于GPU的大视场景物畸变实时校正算法

针对使用短焦距镜头获取大视场景物信息时,利用光学方法校正光学畸变难度大、成本高的问题,提出了一种利用数字图像处理技术对光学系统进行畸变校正的新算法。该算法在采用CUDA技术的可编程图形处理器的基础上,利用标准网格模型来求解包括径向、离心以及薄棱镜在内的多项镜头畸变系数,大大提高了校正精度和计算速度,从而达到高质量实时校正的目的。通过相应实验验证了该算法的可行性和高效性,针对1920*1080像素的高清视频校正速度可达30帧/s,校正精度达亚像素级。

大气信道紫外光通信系统通信距离的增程方法

介绍了紫外光大气传输理论和非直视单散射模型.在此模型基础上,针对紫外光通信系统的结构设计对信道能量损耗的影响进行了理论上的定性分析.对不同天气、不同通信模式、不同几何结构参量条件下,大气信道所产生的能量损耗进行了定量仿真.仿真结果表明:能量衰减随通信距离的增加而增大;不同能见度条件下,能量衰减随通信距离的递增程度不同,能见度越高能量衰减越小,可实现的通信距离越远;通信距离随发射仰角的减小而增加,随接收仰角的减小而增加,且发射仰角对通信距离的影响程度大于接收仰角;通信距离随发射束散角的增加而增加,随接收视场角的减小而增加,且接收视场角对通信距离的影响程度远大于发射束散角.

基于OpenCV的曲面全景投影算法研究

在实景展示问题的研究中,全景图是虚拟现实场景显示的重要方法。结合OpenCV开源计算机视觉库,设计了曲面全景投影中的一种特殊情况,即全景图像环状柱面投影并旋转算法,主要包括基于平面图像的柱面正投影算法、图像拼接方法、基于图像截取实现图像旋转效果算法、图像拆分方法和从柱面到外切平面投影算法五个部分。整个算法结合微机自带显卡中的图形处理器GPU,保证图像处理的实时性要求。同时由于OpenCV有较强的图像处理功能,使得算法描述非常简单。实验结果表明,整个算法实现效果较好,为后续的大型正交多幕特种电影集成技术及应用奠定了良好的基础。

光谱数据的特征挖掘降维方法

"去繁存精"的光谱数据解耦方法可去除高维光谱数据的大量冗余,提炼其特征谱段,是光谱仪器得以广泛应用的重要基础。应用各异性和光谱特征优选方法普适性所构成的矛盾,在一定程度上制约了光谱仪器的应用。本文提出了序列前向选择(Sequential forward selection,SFS)的光谱特征自适应数据挖掘方法,生成最优变量组合作为支持向量机(Support vector machine,SVM)分类模型的输入,在对光谱数据降维的同时,实现了高精度的数据分类。本文方法可有效解决大量光谱数据的多类分类问题,并在红木分类中得到了实际验证和应用,为破解因光谱特征峰高度混叠而难以进行主观经验特征选择的困境提供了新思路。

数字识别算法研究

对数字识别算法进行了深入的研究,提出了切割法,并且在此基础上进行了相应的改进,进而介绍了边缘跟踪法。为了提高跟踪的效率,在边缘跟踪法的跟踪过程中引进了迷宫算法。通过建立了相应的算法模型,分析了各自算法对数字识别的影响。实验结果表明,边缘跟踪法对数字的识别率可以达到95%左右,而切割法对数字的识别率则只能达到70%左右。因此边缘跟踪法比切割法在数字识别中存在着精度高、准确性好等优点。

双目立体视觉检测系统正向最优化设计方法研究

立体视觉技术在工业检测中的应用越来越广泛,如何提高检测精度、降低系统构建难度至关重要。本文提出了一种视觉检测系统正向设计最优化方法,以系统的检测精度为目标函数,以可选器件、工作环境、被检工件为约束条件,以光学参数和系统参数为决策变量,将系统设计问题转化为多目标不等式约束的非线性最优化模型,通过Kuhn-Tucker约束条件极值点的求解,获得最优的系统设计参数。本方法为立体视觉检测系统的设计提供了理论参考,可避免传统逆向设计方法中依赖主观经验而无法确认结果的最优性,以及大量反复试验而造成设计成本浪费等问题,实验验证了方法的可行性。

基于不同颜色空间的运动目标检测算法分析

视频图像运动目标检测是有效分类和跟踪运动物体的关键步骤。对于彩色图像,大多选择颜色特征作为运动目标的检测标准,而不同的颜色空间反映图像的信息不同。为此,本文分析了运动目标在多种颜色空间下的信息变化情况,以及不同色彩空间下的像素特征对目标检测算法性能的影响;比较了复杂背景环境下,基于不同颜色空间特征值的混合高斯模型算法的背景减除效果,以期为多种典型环境下颜色特征优选和算法优化提供理论基础和实践指导。实验结果表明:在RGB、YCrCb、HSV和Lab四种不同颜色空间中,基于Lab颜色空间的运动目标检测算法具有更高的检测率和更低的误检率,是一种能抗背景光干扰、适应能力较强、鲁棒性较好的检测算法。

线索化包围盒层次结构的并行创建算法

针对光线跟踪的场景加速结构创建问题,提出一种线索化包围盒层次结构(BVH)的图形处理器并行创建算法。算法完全以宽度优先搜索顺序创建包围盒结点,包括大结点和小结点两个创建过程,其分别并行化面片运算和结点运算,解决了创建上层结点时缺乏数据并行度的问题。算法通过3个独立步骤实现BVH的宽度优先到深度优先存储结构变换以及包围盒结点的线索化操作。实验结果表明,本文算法的创建速度高于已有的非线索化BVH创建算法。