用步进电机实现连续变焦距光学镜头的变焦控制

根据望远镜的工作原理,对变焦距光学镜头的变焦运动进行了定性分析,并且根据理想光 学系统的物像关系式推导出该镜头运动镜组的运动方程。该连续变焦控制的实验装置包括步进电机、电机驱动器以及控制平台,其控制程序用Visual C++编写。实验表明,该方法能方便地实现连续变焦距光学镜头的变焦控制。

基于双直线电机的光学镜头连续变焦控制

针对传统变焦距系统存在响应速度慢、定位精度差和视轴晃动大等问题,设计了一种新型的连续调焦组件及其控制系统。利用双混合直线步进电机和微型光栅尺构成调焦组件,在简化变焦结构的基础上,采用一种四组式机械补偿方法对光学镜进行连续变焦距控制,设计了相应的变焦控制算法和控制系统硬件电路。外场实验结果表明,该系统在定位精度、响应精度和视轴晃动等方面较传统变焦控制系统均有明显改善,定位误差小于1%,视轴晃动小于10″。

基于主动视觉的人脸检测与跟踪算法研究

基于融合Kalman滤波的Camshift算法与Adaboost算法相结合的方法,提出了一种基于主动视觉的人脸检测与跟踪算法。利用Adaboost算法与融合的Camshift算法实现人脸自主检测与跟踪;根据目标形心与视场中心的位置关系以及人脸区域与视场的面积关系,设计了云台控制算法。该控制算法通过对云台摄像机进行水平、垂直和变焦控制,达到自动调整云台摄像机参数的目的。基于硬件平台对所提出的主动视觉算法进行实验验证,实验结果显示,主动视觉算法具有较高的运行效率,能够实时的检测和跟踪人脸目标,扩大了摄像机的跟踪范围。

一体化摄像机变焦控制系统的设计

研究了一体化摄像机光学镜头中变倍电机和聚焦电机的控制原理,实现了步进电机初始位置检测、图像变倍时变倍电机与聚焦电机的配合驱动。为了适应不同物距的变倍跟踪,提出了一种改进的灰度差分自动聚焦算法,计算当前图像的聚焦函数值并采用爬山搜索策略实现了图像的自动聚焦。整个系统采用VHDL实现,并在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板上验证。

测量跟踪电视变焦距的控制系统

介绍了用于精密测量跟踪电视变焦距的电控系统的组成、工作原理及实现方法。

成象制导导弹自适应变焦系统设计及目标被动测距和测速方法研究

典型的成象制导导弹一般不安装目标测距装置，使导弹变焦系统控制回路具有参数不确定性质。本文采用模型参考自适应控制方法解决了变焦控制系统的综合问题。另外，通过引入充分激励信号，实现了目标的被动测距和测速，为导弹采用最优制导律提供了可能性。最后给出一设计实例，证实了该方法的正确性。

大倍率红外连续变焦系统双电机控制技术研究

采用双电机联动控制变倍组与补偿组的变焦方案替代传统的曲线套筒,实现了采用全透射式结构型式,相对口径为1/4,焦距变化范围为342.76mm^13.15mm连续变焦光学镜头的机械补偿式变焦。将变倍组设计成步进模式,作匀速运动,补偿组设计成位置跟踪模式,按凸轮曲线作变速运动,采用双电机全数字伺服控制凸轮(CAM)算法,将光学设计计算的变倍镜和补偿镜位置对应关系转变为对应的脉冲数输入到CAM表中,从而确定2个不同运动速度轴之间的位置对应关系。试验结果表明:双电机控制的变倍组和补偿组位置分辨率达到0.18μm,光轴一致性水平方向达到1.9′,垂直方向达到1.3′。

变焦镜系统的闭环控制

针对变焦镜系统的机械装置的特点和技术要求,采用闭环控制方案。分别采用动态矩阵控制与线性控制两种方法设计控制器。在参数变化和外干扰都不太大的条件下两者性能相近,但采用线性补偿器的线性控制法简单、成熟,故总是优先选用。对象参数变化大和受到较大扰动时,两者性能不同:当时间常数增大一倍时,线性系统的最大超调由 8%变到 21%,动态矩阵控制法的最大超调由 6%变到 9%;在斜坡扰动作用下,线性系统的误差与时间成正比,而动态矩阵法的误差为 0.002。因此,在对象参数变化和扰动都比较大时,应当采用动态矩阵控制方法,它能使系统在动态性能和稳态误差两方面都具有良好的鲁棒性。

一种无人机自主着陆视觉跟踪方法

视觉导航是利用图像信息进行飞机定位的,在无人机着陆过程中,为使机载传感器能始终追踪到机场跑道,提出了一种基于摄像机姿态与变焦控制的视觉跟踪方法;该方法通过调节摄像机姿态来追踪目标特征点,使目标特征点尽量位于成像平面的中心,然后根据无人机与机场跑道的距离,适时的调节焦距,以保证图像特征点完全位于图像平面内;实验结果表明,该法能很好地控制摄像机姿态角,使目标特征点位于图像中心附近,达到很好的跟踪效果;且该法操作简单,不需要增加图像处理的难度,实时响应速度快,可以满足工程需要。

遗传算法在参差时变滤波器设计中的应用

提出了一种将遗传算法应用于参差时变杂波抑制滤波器设计的方法。在参差码的约束范围内,可能出现参差码组合数很多的情况。遗传算法通过智能式搜索和渐进式优化快速有效地获得优化的参差码,使得计算量大大减小。同时,结合改善因子最大化法来设计滤波器的优化权系数。另外,使用适应度的缩放控制技术使遗传算法在用于参差码的搜索时得到了进一步改善。仿真结果显示该方法可行有效。

分布式电源系统的自动交错并联控制

研究了一种分布式DC/DC变换器系统的自动交错并联控制技术,提出了基于数字控制的自动交错并联方案。与固定相数的交错并联方案相比,该方案可以调整交错并联信号的交错角度来适应工作的相数,保证切相后输出电流纹波不会大幅变化,从而使得滤波器的设计获得了一致性。同时根据负载电流的大小,来控制工作的相数,使得每相DC/DC变换器工作在其最佳效率点,拓宽了整个负载区间的效率。最后研制了一台基于该控制方案的6相DC/DC模块并联系统,进行了实验验证。

车载综合观瞄系统的设计与实现

现代战争要求战场目标搜索设备能够在机动条件下实现快速自动搜索、发现、识别远距离目标,并对敌方目标进行威胁排序,将目标的坐标进行精确定位后把目标信息传递给后方。提出了一种新型综合的特种车辆观瞄系统,对其5个组成部分−全景组件、可见光连续变焦组件、高性能红外热像仪组件、智能控制组件、云台光机组件进行研究与设计,并对系统的组成、原理以及关键技术作了论述。样机研制后的功能试验和精度测试结果表明,综合观瞄系统原理正确,可靠性高,稳定精度可达0.06 mil(1σ),快速反应能力强,为特种车辆实现城市反恐提供了一种性价比高的观瞄系统。

连续变焦的聚合物分散液晶电控透镜

介绍了一种基于聚合物分散液晶材料的连续调焦电控透镜.在聚合物分散液晶盒的上表面电极上刻蚀圆孔,形成一个非对称电极,在液晶盒上下极板之间,诱发一个非均匀电场,从而引起聚合物分散液晶材料的折射率非均匀分布,形成电控变焦透镜.阐述了聚合物分散液晶可调焦透镜的基本原理,分析了透镜孔径对聚合物分散液晶透镜焦距的影响,在直径3mm和6mm的圆孔条件下,分别测量了透镜焦距随电压的变化关系.结果表明:电压从50V加到170V的过程中,透镜焦距逐渐减短,刻蚀3mm圆孔的聚合物分散液晶盒焦距从1.361 63m到0.429 21m,刻蚀6mm圆孔的聚合物分散液晶盒焦距从1.769 92m到0.548 43m.

基于自动识别系统的长江控制河段船舶视觉伺服跟踪方法

针对狭窄弯曲的控制河段目标船舶跟踪监视难度大,直接采用现有海事视频跟踪监视方法存在跟踪滞后、对准误差,乃至目标丢失的问题,提出了采用船舶自动识别系统(AIS)与多个云台摄像机联动的方式对控制河段船舶进行主动跟踪监视。云台摄像机根据目标船舶的经纬度进行初始对准;同时结合船舶航速、航向进行动态预测跟踪以平滑图像并消除跟踪滞后;进一步运用目标船舶图像识别进行误差校正,以保证目标船舶始终处于最佳监视区域。仿真结果表明,该算法可对目标船舶进行连续、动态跟踪,实时性好,准确性高。

变焦混沌优化焦炉燃烧专家控制系统

针对湖南涟源钢厂焦化生产存在的主要问题， 在分析炼焦生产工艺的基础上， 提出集变焦混沌优化技术和专家控制方法为一体的焦炉燃烧控制系统设计方案， 给出了系统的总体设计思想和结构框图， 详细阐述了系统的工作原理。

长大连续梁上CPIII控制点实时坐标计算方法研究

针对长大连续梁上CPIII控制点随梁体变形发生位移,从而导致CPIII控制点平面坐标发生变化的问题,提出一种新的解决方法。该方法通过比较2对CPIII控制点间的实时距离与原始距离,获得梁体缩放系数,然后将连续梁上CPIII控制点的原始平面坐标转换到桥轴线坐标系中并利用梁体缩放系数对其进行改正,最后将改正后的坐标转换回线路独立坐标系中,得到CPIII控制点的实时平面坐标。通过工程实践验证,新方法在梁体变形主要受温度影响的前提下适用,无需专门设备测量梁体伸缩量,能够在轨道板精调或轨道精测前实时获得梁上CPIII控制点的平面坐标,并满足精度要求。该方法可在高速铁路精密工程测量中推广使用。

视频监控系统中云台控制模块的设计与实现

介绍了一种基于ARM嵌入式系统和飞思卡尔单片机的网络视频监控系统中摄像头云台控制模块的设计与实现。云台控制模块属于整个系统的一个功能模块,首先ARM端发送一组云台转动的控制命令,经ARM芯片的GPIO引脚传送到单片机,单片机采集到信号之后将云台转动命令转换成云台控制信号,从而完成整个控制过程。

基于中波制冷型碲镉汞探测器的远距离探测/识别连续变焦热像仪

基于中波制冷型640 pixel×512 pixel(15μm)凝视焦平面探测器,设计了远距离探测/识别的高清晰大变倍比连续变焦热像仪。该热像仪变倍比为35,长焦处瞬时视场(IFOV)为0.027 mrad/pixel,在标准大气环境中观察视场角为35°×28°,能够对4 m×3 m×2.3 m尺寸的车辆进行55 km处探测、15 km处识别(识别概率为50%),满足现代光电武器系统的远距离作战需要。热像仪采用平滑的变倍-补偿曲线光学系统设计、单导轨/双滑块变焦结构技术、自适应伺服控制技术以及红外图像增强技术,获得了在整个大变倍比的连续变焦过程中图像始终清晰并且无间断点。在奈奎斯特频率处(18 cyc/mrad)进行最小可分辨温差(MRTD)测试,测试结果表明该热像仪性能优良,证明该热像仪的各项关键技术实现了从理论设计到整机系统的工程化研究。

基于VB.NET的GDI+在控制网图绘制中的应用

对GDI+绘图的基本步骤、工程坐标与绘图坐标的转换做了介绍,详细说明了利用VB.NET调用GDI+绘制控制网图、误差椭圆的方法以及实现图形缩放、平移、保存等功能。

基于DSP的红外双视场调焦系统设计

根据红外双视场光学成像系统的特点和技术要求,介绍一种以DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心的调焦系统,主要包括光学系统的调焦原理、调焦机构的设计、控制系统硬件电路的构成及控制策略的软件实现。实验结果表明,该调焦系统可以在1 s内实现大小两个视场的切换,调焦定位精度达到5μm,满足光学系统对调焦控制的快速性和高精度要求。