视频图像中动态目标检测系统的FPGA硬件设计

为解决传统视频图像数据处理时,通常以软件为基础,存在工作量大、存储时间长的问题,提出了基于FPGA硬件结构处理的设计,提高系统的处理速度和实时性.针对图像处理问题,采用背景差分法检测运动目标,通过二值化方法剔除图像中的静止场景,然后再做形态滤波,消除空洞和噪声点,最后提取出目标中心点,达到检测运动目标的目的.同时加入sobel边缘检测模块,扩展运动目标检测体系结构,在检测目标时,系统能够根据物体的形状以及它的运动路径,来识别对象并对其检测结果进行分类.此外,对一些特定环境,设置适当禁区,当目标中心点进入禁区时,做出相应判断.硬件设计和Verilog HDL程序编写完成后,在Modelsim中做仿真验证,可以得到正确的目标检测结果.

WSN中面向非均匀形状事件的动态检测方案

高效且准确地事件检测与跟踪是无线传感器网络研究的热点问题之一,现有的事件检测方案无法实现对形状不定的区域事件的检测与跟踪,为了解决这一问题,提出了一种改进的动态事件检测和跟踪方案。首先,该方案利用事件质心确定事件的具体位置,然后,考虑了节点的读数强度及该读数与事件质心的距离,提出节点动量概念以引导事件融合和分割检测。仿真实验结果表明,该方案可在各传感器结点中分布式运行,延迟低,能效高,在各种条件下均有很高的准确度。不论事件大小和事件数量如何,它始终可以确定正确的事件数量,给出正确的事件形状。

基于事件的高动态星敏感器星点提取方法

针对传统帧模式星敏感器在高动态(≥3°/s)下星点质心提取精度低或提取失败的问题,提出一种基于事件的高动态星敏感器星点提取方法。该方法基于事件相机低延迟、高时间分辨率的特性,解决了高动态条件下的运动模糊问题。首先,提出基于时空密度的噪声去除方法,针对事件流进行降噪处理,平均去噪精度在0.85以上,提高了事件信噪比。其次,提出基于均值漂移的星点定位方法,计算星点事件簇的中心作为星点质心。最后,通过不同条件下的仿真实验,验证了所提去噪方法的有效性和鲁棒性,且角速度达到20°/s时,仍可完成星点提取,角速度在3°/s~10°/s时,平均质心误差小于0.04 pixel,角速度达到15°/s时,平均质心误差小于0.1 pixel。

基于PSF参考模型的星敏感器单粒子效应在轨校正方法

为了提高星敏感器在遭受单粒子效应打击情况下的质心提取精度,提出了一种基于点扩散函数参考模型的在轨校正方法。通过构建星点参考模型及残差校正,该方法能有效去除单粒子噪声,校正噪声星点形态,降低星点质心定位误差。与传统去噪算法相比,该方法能在有效去噪的同时保护星点能量不被破坏。通过仿真实验验证了该算法抗单粒子效应的有效性,通过对比实验验证了该算法相比传统算法的优越性。

2013年7月1日河北宁晋极端短时强降水成因研究

2013年7月1日午后至夜间,华北出现一次区域性暴雨和局地大暴雨过程。局地极端降水出现在河北省邢台市宁晋县四芝兰镇,过程雨量409 mm,其中当日17—19时连续2 h雨量超过100 mm。利用常规高空和地面观测资料、NCEP再分析资料和石家庄新一代天气雷达资料,探讨了宁晋极端短时强降水的形成原因。主要结论是:(1)低槽、冷锋、副热带高压及其外围低涡切变线为其主要影响系统,海南附近台风远距离影响加强了水汽自南向北的输送,半定常的地面辐合切变线对新生对流的触发和已有对流的维持及加强起到重要作用;(2)宁晋最强降水期间,其上空具有较强的垂直风切变,有利于高度组织化的对流系统发展;(3)对流系统的后向传播使回波主体移动缓慢、持续时间长,而回波强度大和雨强很强,则导致四芝兰镇极端强降水,此外,具有弱中气旋的超级单体相对较长时间的影响使其对四芝兰镇强降水具有重要贡献;(4)产生极端降水的对流系统属于高质心发展强烈的大陆强对流型,而非更易导致强降水的低质心系统。同时,针对众多学者研究北京"7.21"特大暴雨得到的一些结论进行了进一步探讨和验证。