低慢小飞行物实时检测原理与实验研究

飞鸟撞击飞机与无人机黑飞是威胁航班起降安全的两大隐患,上述的飞鸟和无人机都属于“低慢小”飞行物。为保卫机场净空区的安全,需要研制具有反低慢小功能的预警系统。对此,设计并实现了一套低慢小飞行物实时检测系统,基于FPGA(field programmable gate array)驱动相机阵列实时采集大视场天空视频,将适于硬件操作的奇偶分流算法与帧间差分算法相结合进行运动目标检测,系统帧率达到17帧/s@1 024×768 pixel,平均检测准确率为99.69%。采用千兆以太网、光纤和交换机将前端跑道视频传输至后端塔台指挥中心,支持3 km远距离传输。相比于传统基于软件串行处理的方式,该系统具有高实时性、低功耗与小体积的优势,适合部署在实际应用场景中。

基于小靶标拼接的大视场摄像机标定方法

为了解决在大视场摄像机高精度标定中大尺寸靶标难以制作加工的问题,提出了一种基于小靶标拼接的大视场摄像机标定方法。该方法将小靶标在摄像机视场内多个位置进行摆放,通过各个小靶标之间的刚体变换,并考虑拼接过程中存在的约束条件,将各个小靶标拼接成一个覆盖整个摄像机视场的大靶标,然后使用该大靶标对大视场摄像机进行标定。仿真和实际实验表明该方法标定精度与使用实际大靶标进行标定时标定精度相当,能够实现对大视场摄像机的高精度标定。

一种实用的小目标配准方法

图像配准是图像融合技术的基本环节和首要问题,只有经过配准后的图像才能进行有效的融合。其中,小目标由于几乎无特征信息可以利用,所以常规的配准方法都不适用。针对图像识别中小目标的配准问题,分析了其配准特点,创新性地提出了先配准目标视场,再配准目标位置的方法,提出了视场配准的概念。首先运用成像原理,用焦距、分辨率和像元尺寸建立不同CCD之间的视场对应关系,利用此关系完成目标视场的截取放大,使不同CCD得到的图像视场一样大。然后在分析通常采用的最小平均绝对误差(MAD)相关匹配方法缺陷的基础上,提出用最多近邻点距离(MCD)的匹配方法来对准目标位置,完成目标质心的配准。实验结果表明,此方法可以很好地配准小目标,且误差不超过2个像素。由于其针对性强,因而具有较强的实际应用价值。

一种小目标的电视/红外图像配准方法

针对小目标成像及电视/红外图像配准的特点,首先利用传感器参数对空间分辨率进行配准,将仿射变换简化为刚体变换;再从视场配准后的电视、红外图像中提取角点作为特征点,然后运用Hausdorff距离对两特征点集进行匹配,并运用遗传算法求解变换参数,从而实现了可见光图像与红外图像的自动配准;实验证明,该算法能很好地实现小目标的配准,具有较强的实际应用价值。

先进红外制导导弹对抗方法研究

先进红外制导导弹主要包括小视域连续扫描制导导弹和红外成像制导导弹 ,普通红外诱饵难以对抗。随着红外制导技术的发展 ,红外诱饵干扰技术也不断提高。多元红外诱饵干扰技术是一种新的红外对抗手段。在对十字叉型红外制导原理分析基础上 ,研究了多元红外诱饵对其的干扰机理。

大视场空间目标光电探测起伏背景抑制算法

针对大视场空间目标光电探测系统中目标星像大小不一(星像直径在几个像素至几十个像素)、背景受月光、云层等影响呈现大面积连续起伏或强烈起伏等问题,提出一种基于形态学重构的背景抑制算法.该算法综合利用目标和背景的信息计算标记图像,根据目标信息计算时采用多个方向上线状结构元素,在提取高亮度背景的同时,减少了大尺寸结构元素带来的计算量;根据背景信息计算与目标大小无关,避免了形态学背景抑制算法中结构元素选取的难题.以某一大视场空间目标光电观测系统获取的不同背景起伏的实测数据进行测试,结果表明,本算法具有良好的背景自适应能力,在较好抑制背景的同时,可提高目标信噪比,背景抑制效果优于对比方法.

薄层小视野高分辨MRI结合DCE-MRI对卵巢肿瘤的诊断价值

目的:探讨薄层小视野高分辨MRI结合DCE-MRI对卵巢肿瘤的临床诊断价值。方法:51例经超声检出的卵巢肿块患者,均行盆腔MRI平扫、病变区薄层小视野高分辨MRI和DCE-MRI。分析卵巢肿瘤的影像学表现,并与手术病理结果进行对照,比较三种检查方法对卵巢肿瘤的诊断准确性。结果:51例患者共检出57个病灶。常规MRI、薄层高分辨MRI对卵巢肿块的定性诊断准确率分别为85.96%(49/57)和96.49%(55/57),差异有统计学意义(P<0.05)。常规MRI和薄层高分辨MRI分别结合DCE-MRI检查的诊断符合率为92.98%(53/57)和100%(57/57),差异有统计学意义(P<0.05)。常规结合薄层高分辨MRI与常规结合DCE-MRI检查对卵巢肿块的定性诊断准确率的差异无统计学意义(P>0.05)。结论:薄层小视野高分辨MRI对卵巢肿瘤的诊断具有重要临床价值,薄层小视野高分辨MRI结合DCEMRI可以明显提高卵巢肿瘤的定性诊断准确性,但薄层高分辨MRI尚不能取代DCE-MRI。

小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉计算机断层扫描增强检查在胰腺癌诊断中的应用

目的探讨小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉计算机断层扫描(CT)增强检查在胰腺癌诊断中的应用价值。方法收集36例经术后病理证实的胰腺癌患者的临床资料。所有患者术前均行小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强检查。以病理结果为"金标准",计算小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强检查评估肿瘤大小、血管侵犯、动脉起源变异和淋巴结转移的准确度、灵敏度、特异度、阳性预测值与阴性预测值。使用Kappa检验评价小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强检查对胰腺癌的诊断价值。结果小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强检查对肿瘤大小的诊断准确度、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值均为1.00;对血管侵犯以及动脉起源变异的诊断准确度、灵敏度均为1.00,特异度达0.97以上;对淋巴结转移的诊断准确度、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为0.89、0.75、1.00、1.00、0.83。小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强检查结果与病理结果一致性极好(Kappa值均>0.75)。结论小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强检查能够全面评价胰腺癌病灶、病灶边缘、病灶与周围血管关系及周围淋巴结转移,提高了胰腺癌手术可切除性评价的准确性。

小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影对自身免疫性胰腺炎与胰腺癌的鉴别诊断

目的探讨小成像视野(FOV)薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影检查在自身免疫性胰腺炎(AIP)与胰腺癌中的鉴别诊断价值。方法收集21例AIP患者和21例胰腺癌患者的小FOV薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影检查影像资料及临床检查资料,21例AIP患者均经过穿刺活检证实或激素治疗明显改善,21例胰腺癌患者均经过手术病理证实。分析病灶所在部位、大小、密度、形态及强化方式,胰周、胰胆管、淋巴结以及相邻血管、组织等改变。结果 21例AIP中有12例为胰腺弥散性肿大,10例有假包膜影,15例病灶有延迟强化,11例主胰管不规则狭窄>3cm,上游胰管扩张均<5mm,11例胆总管"鸟嘴样"狭窄伴管壁增厚,2例有淋巴结肿大,3例有血管受累。而21例胰腺癌中16例为局限性肿块,无假包膜影及延迟强化,13例上游胰管扩张≥5 mm,且主胰管不规则狭窄<3 cm,16例为胆总管截断,未见管壁增厚,13例有淋巴结肿大,14例有血管受累。AIP与胰腺癌在弥散性肿大(57.1%vs 23.8%)、假包膜样结构(47.6%vs 0%)、CT延迟强化(71.4%vs 0%)、主胰管狭窄>3 cm(52.4%vs 0%)及上游胰管扩张≥5 mm(0%vs 62.0%)、胆总管截断(0%vs 76.2%)、胆总管增厚(52.4%vs 0%)、周围淋巴结肿大(0. 1%vs 62.0%)和血管受累(14.3%vs 66.7%)影像学表现上差异有统计学意义(P<0. 05)。小FOV薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影检查鉴别诊断AIP和胰腺癌的敏感性、特异性、准确率、阳性预测值、阴性预测值分别为90. 5%、81.0%、85.7%、82.6%、89.5%。结论小FOV薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影可以清晰显示病灶、胰管扩张及狭窄情况、血管受累情况、肿瘤小的供血动脉以及周围淋巴结转移情况,对AIP和胰腺癌有较高的鉴别诊断价值。

多层螺旋CT靶扫描对周围型小肺癌的诊断价值

目的:探讨多层螺旋CT在诊断周围型小肺癌中的应用。方法:收治周围型小肺癌患者30例,对其进行多层螺旋CT扫描和靶病灶薄层扫描,对周围型小肺癌分叶征、血管穿过征、血管集束征、毛刺征、支气管气相、空泡征、胸膜凹陷征、晕征等征象进行分析。结果:分叶征、短毛刺征、支气管气相、空泡征、血管集束征的检出率提高。结论:多层螺旋CT靶扫描对周围型小肺癌征象的显示较佳,对周围型小肺癌的临床诊断提供重要的依据。

基于柔性立体靶标的摄像机标定

针对大视场摄像机标定中,大尺寸靶标加工困难,小尺寸靶标标定精度不高等问题,提出一种基于柔性立体靶标的摄像机标定方法。柔性立体靶标是由多个小平面靶标(又称子靶标)灵活组合的一种靶标形式,将多个小的子靶标摆放在视场周边,以其中1个子靶标坐标系为基础建立柔性立体靶标坐标系。以子靶标之间位置关系不变为约束条件,将各子靶标特征点的局部坐标统一到柔性立体靶标坐标系下,建立以重投影误差为最小的目标函数,采用非线性优化方法得到摄像机参数的最优解。仿真和实验证明采用柔性立体靶标可以达到与相同靶标区域大小的大平面靶标相当的标定结果。

基于小尺寸靶标组合的大视场摄像机标定方法

摄像机标定是计算机视觉中的一个重要过程。大视场摄像机标定中,大尺寸靶标加工困难,而使用单一小靶标只能得到局部最优解。本文针对这一问题,提出一种基于小尺寸靶标组合的大视场摄像机标定方法。利用摄像机多项式投影模型,通过差分式求解方法将各个小尺寸靶标组合成一个大尺寸靶标,然后使用大尺寸靶标对大视场摄像机进行精确标定;在小尺寸靶标组合过程中,为了消除利用差分式方法进行求解时各个小尺寸靶标间只能平移、不能旋转的安放限制,提出了一种基于交比不变性的直线夹角求解方法,并设计了相应的复合靶标,提高了方法的灵活性。仿真和实际的实验结果表明,本文所提方法能够实现对大视场摄像机的精确标定。

小视场大范围坐标测量方法

靶标成像法存在高分辨率与大范围不能兼顾的难题。提出基于编码靶标成像的小视场坐标测量新方法,利用视觉测量获取编码靶标局部信息,依据靶标的全息性即可获得靶标端点的位置信息,实现相对大范围的坐标测量。设计出编码靶标,采用红外光点组合编码,只要成像视场大于3个编码间距即可正确解码和测量。建立系统测量模型,仿真分析了系统主要参数与测量精度的关系,构建优化的测量系统。定点测量和距离测量试验和数据证明了通过获取编码靶标的局部信息可以实现高精度坐标测量。仿真和试验表明,采用编码靶标测量,不仅利用较小视场实现较大范围内的高精度测量,而且利用视场内尽可能大范围的光点参与计算提高测量精度,编码靶标方法显著优于普通靶标方法。利用编码靶标的全息特点扩大测量范围而并不损失测量的分辨率,可以解决视觉测量中大范围与高分辨率不能兼顾的矛盾,为视觉坐标测量提供新思路,具有后续研究价值和实际应用价值。

一种由粗到精的大视场弱小目标检测方法

大视场的红外图像,由于分辨率高,对图像实现像素级处理很难满足实时性要求。针对大视场特定背景下的低空目标,提出一种由粗到精的检测方法。先将图像分块,计算分块图像熵值,组成熵值矩阵进行熵值分割,区分背景区域,得到所需求的目标可能出现的区域,完成粗检测;然后用Top-hat形态滤波法对所得区域进行精检测,得到检测目标。实测数据证明,该方法能在检测弱小目标的同时大大减少计算量,较好地满足了大视场下弱小目标的实时检测、处理需求。

标靶几何分布与点云地理化精度的关系

针对点云地理化的不确定性,该文对其进行了研究,首先提出了能有效描述标靶几何分布的奇异性指标,然后推导了奇异性指标计算公式及其与地理化参数的关系,发现地理化参数与标靶和扫描站构成几何图形的体积有关,通过实验验证了标靶几何分布与点云地理化参数、扫描坐标转换后精度的关系,并提出了在地面激光扫描实用过程中标靶布设原则。