复杂背景下的低空无人机检测与跟踪算法

提出一种基于YOLOv5与CSRT算法优化的实时长跟踪方法,实现了对无人机在净空、城市、森林等场景的稳定跟踪。针对跟踪的不同阶段建立不同分辨率的两个捕获网络,分别对两个网络进行小目标检测优化和性能优化,并根据无人机数据集特点对其进行正负样本的添加以实现数据增强。然后,对CSRT算法使用GPU进行优化并结合特征点提取构建了低空无人机检测与跟踪模型。最后,将算法使用Tensorrt部署后在自建数据集上进行实验,实验结果表明,所提方法在RTX 2080Ti上实现了400FPS的跟踪性能,在NVIDIA Jetson NX上实现了70FPS的性能。在实际外场实验中也实现了稳定的长时间跟踪。

基于灰度形态学和邻域熵值的弱小目标检测

提出了一种弱小目标检测的新方法。从实际应用出发,考虑到复杂的背景和大量的干扰噪声,对传统熵值检测算法进行了改进,采用邻域熵值变化为检测标准。为了提高此方法的有效性,结合了灰度形态学滤波来对图像进行预处理。该检测算法的全过程为:首先对图像进行形态运算;然后对形态波后的图像进行邻域熵的计算;接着以计算所得的邻域熵的最大值和最小值为依据对图像进行分割,得到目标或目标边缘所处位置;最后用实地拍摄的空中弱小目标真实图像进行了实验验证。结果发现:该新方法可对弱小目标、大目标、多目标进行检测,且检测速度快,抗噪声干扰能力强。

基于小波变换和数据融合技术的弱小目标检测

鉴于弱小目标检测所固有的难点及常用的单一分辨率下的检测方法还不能准确稳定地检测出目标,提出了一种弱小目标检测新方法。考虑到实际应用中的复杂背景和大量干扰噪声,运用数据融合技术,先对图像进行小波多分辨率分解,然后将不同分辨率下的子图进行最优加权平均融合来检测弱小目标。用实地拍摄的空中弱小目标红外和可见光图像分别进行实验验证,实验图像取256×256像素点阵大小,其中目标占10×10像素左右。结果表明该方法能够准确稳定地检测弱小目标,为后续的跟踪作了很好的铺垫。

基于自适应模板匹配的红外弱小目标检测

提出了一种红外弱小目标识别的新方法。从实际应用出发,考虑复杂的背景和大量的干扰噪声,找到了一种适合红外弱小目标识别的图像相似性度量方法。为提高此方法的稳定性,提出一种有效的自适应模板修正方案,并结合遗传算法提高匹配的速度。给出了算法实现的全过程,用实地拍摄的红外空中弱小目标图像进行了实验验证,得到了令人满意的结果。

自动监视和告警系统中红外弱小目标的识别

红外弱小目标识别一直是自动监视和告警系统中的一项关键技术。成像跟踪识别系统的算法研究需要分析特定应用环境中的背景和目标特点,本文第一部分对此进行了分析。接下来,在对应用环境进行分析的基础上,对远距离红外小目标的探测、识别和跟踪算法进行了介绍。最后,针对视频环境下的红外跟踪,介绍了为提高跟踪稳定性而进行的一系列实验及其原理装置。

红外运动小目标的模拟

利用激光高亮度、发散角小以及激光器体积小、重量轻等特点,设计了针对红外小目标运动的 实验模拟装置。该系统结构简单、易控、花费少,易于扩展和升级。

激光信号采集的FPGA控制

针对激光信号采集的要求,提供了一个典型的工作原理框图,并对其中数据采集和传输中关键模块的设计作了详细的描述,其中D/A转换模块负责在对激光信号探测前,完成对探测器前置放大器的调零,A/D采集模块负责对激光信号的数据采集和数据转换,并通过串口将打包后的数据上传到上位机,串口模块则负责接受来自上位机的指令和对采集信号数据的上传。实验结果表明:能够正确接受上位机指令,实现前置放大器的调零和对采集过程的控制,并将这些数据通过以速度为115200bit/s的串口形式上传给上位机,得到了200 f/s的上传速度。

数字信号处理器红外弱小目标搜索算法

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的红外弱小目标搜索高速实时算法。算法主要针对天空中不规则云团在预处理过程中残留的边缘而设计,是在背景预测算法基础上改进的一种基于陷波滤波器的搜索算法。在DSP实时处理平台上实现并经实际场景试验验证,该算法能有效削弱残留边缘的影响,使最远探测距离指标上升至前向迎头26 km,实时处理速度达到75 Hz,满足系统要求。采用信噪比增益指标对算法进行了评价,结果显示,该算法能够显著提高图像信噪比,利于检测出目标。

基于分形曲面尺度斜率特征的弱小目标检测

鉴于弱小目标检测所固有的难点及常用的检测方法不能准确、稳定地检测出目标,提出了运用分形曲面尺度斜率特征检测弱小目标的方法。通过实际数据分析可以得出:相比常用的分形维数和分形拟合误差等检测特征,分形曲面尺度斜率特征在表征人造目标与自然背景的差异上更加明显,在抗图像噪声干扰上也更为优异,有着更强的鲁棒性。该方法普遍适用于检测自然环境中的弱小目标,尤其在对空弱小目标方面,检测概率更高。无论背景、飞行姿态、目标类型发生怎样的变化,经本文算法运算后只需一步简易的分割就可以检测出微弱暗小目标。

SAA7111初始化的FPGA实现

为了降低视频输入部分的设计难度,引入了SAA7111视频输入处理芯片。概述了I2C总线的结构、时钟、信号类型和工作方式,简单介绍了SAA7111芯片的工作原理,阐述了如何利用FPGA(现场可编程门阵列)产生I2C总线时钟方法,以及在此前提下如何实现I2C总线开始信号、停止信号以及位传输的方法,并在讨论SAA7111寄存器设置的基础上给出了SAA7111初始化的状态转移图。实验结果表明:该设计通过FPGA对I2C总线两条传输线的时序模拟,正确实现了对SAA7111的初始化,为视频数据的采集提供了前提。

液晶投影仪液晶板自动汇聚系统的对焦算法分析

在建立液晶投影仪的液晶板自动聚焦合色系统基础上 ,对三种不同的自动对焦算法进行了理论模拟和实验分析 ,并选择了适合于液晶板自动对焦的算法

基于HSV空间的红外偏振图像改进融合算法

研究了偏振产生的原理和基于标准HSV颜色空间的偏振融合,并根据红外偏振图像对比度较强、强度较弱的特点改进了HSV融合算法,利用原始偏振图像的灰度均值和极值进行图像强度修正,计算融合权重,进行偏振图像融合,增强红外偏振融合图像的强度和对比度。对室内以及室外人造目标进行实验验证,改进的HSV融合算法较红外原图灰度均值最高提升216%,对比度最高提升1384%;较标准HSV融合图像的灰度均值最高提升1363%,对比度最高提升292%。为使用红外偏振融合图像进行目标识别打下了很好的基础。

曲率限制的红外焦平面告警系统目标搜索算法

为了降低红外焦平面告警系统中较高的虚警率,提出了一种速度限制基础上基于曲率限制的目标搜索算法。以视场角5.3°×4.0°凝视型红外告警系统为例,在MATLAB中对红外图像序列进行了目标搜索实验,验证了该算法的可行性。按照蒙特卡罗法思路模拟了包含大量随机噪声的目标场景,研究了该算法相比传统多帧检测算法对随机噪声的抗干扰性。对该算法的搜索帧数进行了扩展,给出了不同搜索帧数的搜索效果和时效性表现。

基于变形镜本征模式和远场测量的光束净化

利用波前传感器对光束进行净化的自适应光学系统是目前提高光束质量的常用技术,但在实际应用中,该技术需要波前传感器,系统复杂,体积庞大,同时需要较高性能信标源。为解决上述问题,提出了一种基于变形镜本征模式和远场光斑特征分析的无波前自适应光学系统,用于校正激光器输出的方形光束。将变形镜影响函数进行本征模式分解,并用远场光斑的均方半径作为评价函数,建立了畸变波前的模式系数与评价函数之间的关系,通过测量评价函数获得模式系数用于求解校正电压,实现波前共轭校正。仿真校正和实验验证结果表明,该方法可以有效实现静态像差校正,提高远场光斑的能量集中度。

红外偏振成像系统的成像条件分析

红外偏振成像技术是未来目标搜索方法的研究热点,它对于入射角、目标表面粗糙度等条件比较敏感,为使红外偏振成像系统有效工作,有必要研究系统成像条件。研究从菲涅尔反射定理和基尔霍夫定律出发,分析了偏振产生原理;针对不同入射角、入射光强、观测波段、目标表面粗糙度、目标材质等观测因素对成像效果的影响,通过定性定量分析、数据仿真、对比实验得出结论。实验结果与之前的理论分析吻合,即当入射角越接近布儒斯特角时,反射光的线偏振程度越大,发现布儒斯特角并非红外偏振成像的最佳观测角;当光照强度越大,目标表面越光滑时,偏振度也越大。对于将偏振成像技术在目标搜索、跟瞄等领域的工程化应用有着重要的意义。

基于远场信息和卷积神经网络的波前重构方法

探测波前相位信息是实现自适应光学波前补偿的关键,使用卷积神经网络(CNN)代替波前传感器进行波前重构,系统简单易于实现,同时重构过程不依赖迭代运算,快速实时。为准确提取远场中的波前特征,CNN需要事先使用大量样本进行训练。研究中根据4~30阶大气湍流泽尼克像差系数与其远场强度的对应关系,仿真制作样本数据集,训练CNN从输入的一帧远场图像中预测出畸变波前的泽尼克像差系数,重构原始波前。验证结果表明,该方法能快速实时地还原出波前相位信息,重构波前较原始波前具有极高的波面吻合度和较小的残差剩余量,有望实现实际自适应光学系统中的闭环校正。

中和抗体对促黄体激素释放激素-绿脓杆菌外毒素A暴露水平的影响

目的研究恒河猴注射促黄体激素释放激素-绿脓杆菌外毒素A(GP38)后体内中和抗体的产生及其对药物暴露水平的影响。方法恒河猴24只随机分成4组(即对照组、低、中、高剂量组),每组6只,♀♂各半,分别给予生理盐水、50、100、300μg.kg-1GP38;采用ELISA法测定GP38及抗体滴度,中和抗体的测定采用IC50法间接测定。结果恒河猴给药2 wk后产生抗体,具有中和GP38活性的作用;GP38首次静脉注射50、100、300μg.kg-1时,毒代动力学参数Cmax分别为(866±88)、(1466±113)、(5436±733)μg.L-1,AUC0-t分别为(322±33)、(587±93)、(2201±307)μg.h.L-1,MRT分别为(0.27±0.02)、(0.31±0.02)、(0.40±0.08)h;相同剂量反复给药,第7次(d 14)给药后的毒代动力学参数Cmax分别为(352±136)、(589±372)、(1013±642)μg.L-1,AUC0-t分别为(139±55、322±222)、(962±743)μg.h.L-1,MRT分别为(0.26±0.03)、(0.39±0.08)、(0.68±0.45)h;试验动物毒性反应在给药1～3 wk较严重,之后毒性反应逐渐减弱。结论恒河猴反复静脉注射GP38,能够产生中和抗体,降低药物的体内暴露水平。

重组人血清白蛋白/粒细胞刺激因子融合蛋白的药效学、药理学和毒理学研究

目的对重组人血清白蛋白/粒细胞刺激因子融合蛋白(rHSA/GCSF)开展药效学、药理学和毒理学动物评价研究,以确认其安全性和有效性。方法①对rHSA/GCSF开展的药效学研究内容主要有:以恒河猴骨髓细胞为研究系统,在体外条件下培养骨髓粒细胞-巨噬细胞集落(CFU-GM),计数不同浓度的rHSA/GCSF对CFU-GM数的影响的体外药效学评价;以小鼠^(60)Coγ照射、氟尿嘧啶注射液所致的鼠白细胞低下和对^(60)Coγ射线照射致食蟹猴白细胞低下的治疗作用。②药理学研究观察了rHSA/GCSF对小鼠中枢神经系统和狗呼吸及心血管系统功能的影响。③毒理学研究考察了rHSA/GCSF静脉和皮下给予小鼠、食蟹猴的急性毒性反应,以及长期和反复给药对大鼠和食蟹猴的安全性做出评价。④rHSA/GCSF的药代/毒代试验则是对^(125)I-rHSA/GCSF不同剂量单次皮下注射给予小鼠、大鼠后,rHSA/GCSF在各器官的分布、总放射性和TCA沉淀放射性的动力学参数测定,以及对不同剂量rHSA/GCSF连续给药食蟹猴后的血浆药物浓度及代谢动力学参数开展了考察。结果①rHSA/GCSF可以使骨髓的粒白细胞系(粒系)增生活跃,骨髓粒系造血细胞及成熟中性粒细胞均明显增多;对氟尿嘧啶所致小鼠白细胞减少症有明显的治疗作用,在使用化疗药早期,可以减缓白细胞的降低,特别是可以使粒白细胞提前恢复到正常水平;rHSA/GCSF可显著缩短食蟹猴白细胞减少症放疗模型产生的白细胞低下持续时间,使外周血白细胞加速恢复,尤其以中性粒细胞的增加为主,同时对红细胞和血小板的影响不大。②从获得的PD/PK数据t_(1/2)来看:rHSA/GCSF半衰期平均值约为38.6 h;单次皮下注射rHSA/GCSF,在500、1500、3000μg/kg剂量范围内对小鼠中枢神经系统无影响,与戊巴比妥钠无协同作用;单次皮下注射rHSA/GCSF在50、200μg/kg剂量范围内对狗呼吸和心血管系统无明显影响。实验表明rHSA/GCSF单次皮下和静脉注射给予小鼠的最大耐受量(MTD)≥37.5 mg/kg,单次皮下注射给予食蟹猴的最大耐受剂量为11.6 mg/kg:长期反复给药对大鼠的基本安全剂量为300μg/kg,对食蟹猴则是≥150μg/kg。结论 rHSA/GCSF融合蛋白每4天给药1次,对放、化疗所致的动物外周血白细胞减少症具有治疗作用,与市售常规rhGCsF每天注射1次相比具有长效作用。所获得的大量药效学、药代动力学、毒理学、毒代动力学的试验数据可供正在开展的临床试验研究参考,并具有很好的指导意义。

基于小波多分辨率分析和数据融合技术的弱小目标检测

复杂背景中弱小目标的检测一直是监视和告警系统的重要组成部分。要求监视和告警系统具备极快的反应速度，就只有及时地发现目标、跟踪目标、及时地捕获和锁定目标。而监视和告警系统为了增大其有效作用距离，要求在远距离发现目标，因此在绝大部分时间内，目标在视场中是以小目标（点和斑点目标）形态出现的，而且目标的对比度一般都很低，要保证可靠、稳定地检测并跟踪目标就有一定的难度。

低对比度弱小目标检测算法

复杂背景中红外弱小目标的检测识别一直是现代化捕获跟踪系统的重要组成部分。要求捕获跟踪系统具备极快的反应速度，就只有及时地发现目标、跟踪目标、及时地捕获和锁定目标。