极紫外与X射线波段正入射两镜反射系统的研究(英文)

基于三级象差理论,分析了几何象差对正入射望远镜性能的影响,总结了弥散斑角宽度θ随着系统f数和半视场角uP的变化趋势.弥散斑的角宽度θ随着半视场角uP的增大而增大,随着系统f数的增大而减小.当f数小于10或者半视场角uP大于0.005弧度时,弥散斑角宽度θ变化比较剧烈.详细讨论了四种典型的反射系统,Dall-Kirkham系统和反Dall-Kirkham系统的弥散斑角宽尺寸在一个数量级上,大约为卡塞格林系统的十倍.R-C系统的弥散斑角宽最小,几乎是卡塞格林系统的十分之一.通过本文的结论公式可以估算一个光学系统的象差尺寸并避免进行光线追迹.

基于椭圆拟合的晃动虹膜图像的检测算法

针对虹膜识别系统中晃动影响识别准确率的问题,提出了一种基于椭圆拟合的晃动虹膜图像的检测算法.首先对虹膜区域利用Gabor滤波器卷积初步估计光斑的位置;然后在放大5倍的截取虹膜图像上定位有效光斑;最后,对每个光斑的边界进行椭圆拟合,并计算长短轴比例和拟合误差,误差较小且长短轴比例大于1.55的图像判定为晃动图像.在CASIA-IrisV3-Lamp数据库上的实验表明,该方法检测晃动虹膜图像的准确率达到100%,提高了虹膜识别系统的准确率.

基于几何模糊的复杂场景图像关键字识别

针对复杂场景中受各种形变和噪声干扰的中文文字图像关键字,提出了一种基于几何模糊的鲁棒识别方法。该方法首先根据图像边缘采样特征点的几何模糊描述符得到样本与目标图像间的初始位置对应关系,然后基于相同文字对应的形变图像间的匹配特征点位置容易出现漂移,且通常并不存在严格意义的匹配位置的原因,通过对匹配点的邻域布局相似性进行判断滤除潜在的误匹配,进而通过分析样本图像中的未匹配点的布局范围以区分存在相同偏旁的中文文字,从而进一步提高匹配准确性。而且,基于上述方法,给出了一种直接发现图像中是否存在某特定关键字的方法。实验结果表明,上述方法对受形变等噪声干扰的图像关键字的识别具有较高的准确性。

高动态条件下星点像斑建模与补偿

高动态条件下星点提取有两个难点:一是暗弱星点目标湮没在噪声中不易识别,质心定位精度较差;二是星点像斑可能断裂,无法用常用的连通域算法提取。针对上述难点,建立了高动态条件下星点像斑模型,提出了基于该模型的像斑补偿与质心定位提取算法。该方法分为四步:第一,利用卡尔曼滤波实现星点像斑静态模板的实时迭代;第二,基于静态模型与星点运动模糊模型建立星点像斑动态模型;第三,以动态模型作为模板在恒星跟踪窗口内进行相关性匹配以确定星点像斑位置;第四,基于动态模型补偿星点像斑,并计算质心位置。实验结果表明,该方法能有效解决高动态条件下暗弱星点提取与断裂残损星点修复问题。相比传统算法,姿态精度误差均值减少了40.9%,最大误差减少了81.2%;星点提取率达到100%,提高174.5%,提取星数相比阈值分割与连通域法提高了173%。

先验信息辅助的运动模糊星图星点提取方法

星敏感器处于高动态环境时所拍摄的星图会出现运动模糊现象,这将会严重影响星敏感器的星点提取精度.针对上述问题,提出了一种基于先验信息直接对高动态环境下的运动模糊星图进行星点提取的方法.首先,利用惯性导航系统和星敏感器的姿态先验信息预测当前运动模糊星图上的星点粗略坐标,将其作为“种子”点进行局部区域生长而获得运动模糊星图上的星像范围;然后,基于惯性导航系统的角速度输出估算星像运动轨迹长度并利用质心法计算星点坐标,根据星像运动轨迹长度与质心法提取误差之间的关系建立运动模糊星图星点提取误差修正模型;最后,基于上述模型对星点坐标进行修正,得到精度较高的运动模糊星图星点坐标.仿真结果表明,相比于先对运动模糊星图进行复原再提取星点坐标的方法,本方法不仅能保证高动态环境下星敏感器的星点提取精度和较好的抗噪性能,同时还能大大减少星敏感器对运动模糊星图的处理时间,这有助于保证星敏感器的数据更新率不受高动态环境太大影响.

大角速度条件下星像运动轨迹建模及误差评估

在大角速度条件下星敏感器成像平面上的星像会产生严重拖尾,影响星敏感器性能。为了全面认识星敏感器的星像运动轨迹形式,并定量评估星像运动对星点提取过程的影响,首先研究建立了星敏感器成像平面上星像运动轨迹的数学模型,推导出在成像平面上星像运动轨迹为一段圆弧;然后建立了星像运动时的能量分布模型,并对大角速度条件下基于质心法的星点坐标误差进行了评估,分析得到星点坐标误差的模近似可用星像运动轨迹长度的二分之一来衡量。仿真实验结果验证了所得结论的正确性。

接触镜光学特性和后顶焦度测量分析

目的 :探讨接触镜的球差特征以及后顶焦距测量的实质。方法 :应用光学理论分析接触镜光学特性和聚焦情况。采用光线追迹公式计算球差量和像方交点弥散斑分布值。结果 :接触镜基弧曲率半径小导致大球差 ,在入瞳为 5mm时球差约为近轴后顶焦距的 8.5 %～ 11.8% ;接触镜后顶焦距测量 ,实质是测量实际焦点位置———像方光轴截面弥散斑最小处 ,它与近轴光焦点位置偏差很大 ,离焦量约为 76 %。同时实际焦点位置与入瞳大小紧密相关。结论 :焦度仪的入瞳 2h与人眼瞳孔相匹配时 ,测量的接触镜后顶焦度就是接触镜实际后顶焦距———带高 0 .87h光线的像方截距L0 .87h′的倒数。

一种基于模糊成像机理的QR码图像快速盲复原方法

提出了一种基于模糊成像机理的QR码图像快速盲复原方法。在对模糊成像弥散光斑质心不变性研究的基础上,设计圆形寻像图形,在成像模糊时能通过连通域等方法快速检测到图形质心以及QR码符号位置,再结合阶跃边缘特性、梯度强度特性、边缘检测技术以及光学成像机理快速准确估计出模糊QR码图像离焦半径大小,应用维纳滤波算法快速且有效复原QR码图像。与对比算法相比,本文算法在结构相似性和峰值信噪比上都有提升,特别是在复原速度上有显著提高,其平均复原时间为0.3292 s。该方法能够以较高的精度估算出离焦半径大小,并能快速实现QR码图像的盲复原,具有快速性及稳健性优势,便于嵌入式硬件实现,能较好适用于条码标识相关的工业物联网应用场景。

基于微分图像自相关的自动对焦法

快速自动对焦是机器视觉和数字视频系统中的关键技术。根据光学离焦成像模型,提出了一种基于微分图像自相关的快速自动对焦方法。首先利用拉普拉斯算子对离焦图像进行无方向二阶微分并求微分图像的自相关,然后从自相关图的环形槽鉴别出光学系统点扩展函数的半径,即离焦图像的弥散斑半径,最后依据离焦图像弥散斑半径与离焦量的几何光学关系推导出光学系统正确的对焦位置。实验结果显示该方法适用了任何目标,能够以较高的精度估计出弥散斑半径,并推导出离焦量,从而实现快速自动对焦。这种算法仅需要2幅离焦图像,相对于传统的基于图像清晰度评价函数的对焦方法,减少了计算量,提高了速度,降低了系统复杂度。

小信息量下蜂窝网定位算法研究

为了实现蜂窝网中小信息量情况下对移动用户的定位,文中在只有一个基站和一台定位设备可用的条件下建立了TOA/TOA定位模型,并在该模型下提出了基于UKF算法的位置估计方法。并重点讨论了该定位模型下固有的模糊点问题的解决策略,最后给出了UKF算法在该方案下的进行定位的仿真结果并进行了讨论总结。通过仿真结果可以看出,给出的基于跟踪的UKF算法在定位精度和实时性上表现出了很好的性能。同时,该方案较传统定位对参数的要求更少,具有更广泛的应用空间。