基于双正交小波的星点细分定位方法研究

在星敏感器工作过程中,星点目标亚像元质心定位的准确性直接影响星识别的准确性,同时也决定了星敏感器姿态测量的有效性。带阈值的质心法是星点目标细分定位的较理想方法,具有较强的抗噪声干扰能力。在双正交小波变换的基础上提出基于双正交小波的自适应小波阈值法。与传统的IIR阈值法比较,不仅星点目标提取更加准确,而且位置测量精度更高。

星点质心定位算法最优门限研究

为了实现星点质心定位算法的门限取值最优化，对影响最优门限取值的各种因素如星图的信噪比，光斑的离散采样等进行了研究。通过理论计算建立了取得最优质心定位精度情况下的门限值与星点灰度之间的关系函数，结合星像离散采样仿真试验结果与该关系函数，提出了一种基于星点灰度信息的最优门限确定方法。根据星点灰度信息与最优门限的关系，制作了基于灰度信息的最优门限曲线模板，采用线性插值方法确定最佳门限的取值。最后给出了该方法的门限估算精度，并与其他门限确定方法得到的质心定位精度进行了比较。仿真与试验结果表明，在研制的相机系统信噪比范围内，最优门限估计误差灰度值〈3，比现有门限确定方法可提高1／100～1／10pixel量级的质心定位精度，能够满足质心定位算法门限取值动态最优化的要求。

一种基于网格与加权信息熵的OPTICS改进算法

针对现有OPTICS算法时间复杂度高且不适用于数据密集型环境的问题,提出一种基于网格与加权信息熵的改进算法。将数据集合划分为一定数量的网格单元,引入加权信息熵,自适应计算每个网格单元的最小密度阈值。对满足最小密度阈值的网格单元定义密集格的概念,利用质心点代替网格数据点集的方法对数据点进行压缩。采用Geolife Trajectories数据集对算法性能进行测试,从理论分析和实验结果两方面证明了改进算法的有效性。

星点中心高精度质心定位算法

质心法是星点中心计算的常用算法。为提高质心法的精度,对其进行了深入研究。在分析3种质心法形式的基础上提出了质心法的统一模型,并指出模型中的参数阈值T和灰度加权指数k对于质心法的最终精度有很大影响。采用模拟星点和实测星点对质心法精度与参数T和k的关系进行了分析,得出了相同的结论。随着T和k的增加,质心法精度先升高后降低,存在极值点;在极值点处,T为背景灰度,k为2.0;为保证信息量,T不能过高,但增加k可以获得增加T同样的精度效果;通过调节T和k,可以使质心法精度提高25%以上。

天空背景光条件下空间激光通信系统粗跟踪光斑提取方法

随着科学技术的迅速发展,人们对信息量的需求不断增大。空间激光通信因其具有通信速率高、通信束散角小、安全保密性高等众多优点,受到越来越广泛的应用。在空间激光通信系统中,天空背景辐射是影响系统性能的主要背景噪声。强天空背景条件下,粗跟踪光斑的提取成为了影响粗跟踪精度的主要难点。首先介绍了几种抑制天空背景光的方法,如采用原子滤光片、减小接收机口径等。在实验条件下,采取Otsu阈值处理和质心算法对粗跟踪光斑进行处理,分析天空背景光对粗跟踪成像光斑的影响。实验结果表明,在天空背景光影响下,这种Otsu阈值处理方法能够准确提取成像光斑,可以有效提高粗跟踪精度。

基于离散小波分析与K-means聚类算法的MMC-HVDC输电线路保护方案

随着以风电、光伏为代表的可再生能源的持续发展,柔性直流输电系统由于能够清洁高效地对其进行远距离大容量输送而得到了大力的发展。快速、准确地识别故障区域并判别故障类型,实现兼具选择性、速动性、灵敏性和可靠性的直流线路保护方案是柔性直流输电系统发展的迫切需要。理论分析表明,MMC-HVDC输电系统直流线路故障时,线路平波电抗器两侧的暂态电压存在明显差异。采用离散小波分析提取线路平波电抗器两侧的暂态电压有效值进行比较,从而对区内、区外故障进行判别。随后采用K-means聚类算法,利用不同故障类型、不同故障位置,在直流线路故障发生后较短的时间窗口采集得到单侧保护单元电压、电流数据,对其进行聚类分析,获取这些数据的质心与阈值,经过训练,确定相应的保护判据,实现故障选极。PSCAD的仿真结果表明,该保护方案不受故障位置、过渡电阻的影响,能够快速准确地检测MMC-HVDC输电线路故障,识别出故障类型。

天顶筒测量世界时的CCD星图处理方法

为实现UT1自主测量,中国科学院国家授时中心建立了基于新型数字照相天顶筒的UT1测量网络。该新型天顶筒采用CCD(charge coupled device)代替传统胶片作为感光元件,以提高观测效率和测量精度。本文分析了天顶筒CCD星图噪声特性,发现以高斯噪声为主,对比了多种滤波算法,发现高斯滤波算法对星图的降噪效果更好。根据实拍星图灰度分布的星像区域远小于背景噪声区域、星像灰度值高于背景噪声灰度值等特征,选取合适阈值对整幅星图进行分割,很好地将星像从背景噪声中分离出来。比较了多种星像质心位置的计算方法,发现加权质心算法效果更好。通过实测数据检验,建立了一套适用于天顶筒星图处理的方案。

声源定位中双门限语音端点检测算法的改进

语音端点检测是声源定位中一个非常重要的环节。在高信噪比环境下,双门限法语音端点检测具有很好的效果,但在低信噪比环境下双门限语音端点检测性能迅速降低,端点检测无法达到预期效果。为此,将传统的双门限法中的短时能量和短时平均过零率分别替换成短时Teager能量和频谱质心特征,提出了一种改进的双门限语音端点检测算法。该法首先对分帧加窗后的每一帧带噪语音进行经验模态分解求其短时Teager能量,然后对语音信号进行短时傅里叶变换求其每一帧语音的频谱质心,最后对特征曲线进行中值滤波平滑处理后再选取合适的门限值。仿真实验表明,所提出的改进算法在低信噪比环境下比传统的双门限法具有更好的端点检测效果。

一种基于紫外成像特性的目标质心提取算法

为解决传统目标质心提取算法对紫外目标质心提取精度低、影响目标定位精度等问题,本文提出了一种基于紫外成像特性的目标质心提取算法。首先,根据紫外器件成像特性,确定目标区域灰度分割阈值,对紫外图像逐像素进行灰度概率累计分布统计,剔除背景杂散波干扰影响,得到经过时域滤波图像;其次,应用连通域提取方法对滤波后图像中目标进行提取;最后,应用一阶矩质心提取算法获取紫外目标质心。试验结果表明,与传统目标质心提取算法相比,本文所提算法受背景噪声影响较小,质心提取精度高,对紫外图像中各类目标质心提取具有普适性。

阈值迭代的单目视觉系统中像点质心定位

针对大尺寸单目视觉坐标测量系统中二维像点的亚像素定位精度对三维坐标测量精度影响较大的问题,就光学特征点在像平面上的二维像点质心定位方法进行了分析。基于针孔成像原理建立了摄像机模型,讨论了光学特征点对应的二维像点的提取方法,重点研究了二维像点的亚像素定位。提出了基于阈值迭代的像点质心定位方法,该算法通过设置阈值并多次迭代,减小成像对称性差带来的误差;通过三次插值算法,增加参与定位计算的成像中心周围的有效像素点;通过灰度平方加权算法,增加灰度值大的像素点在定位计算中的权重,减小噪声误差。对比实验表明:本文提出的像点质心定位算法可实现1/100以上的像素细分。本文算法在x和y方向的定位标准差分别为0.0022和0.0019 pix,与灰度平方加权质心定位法和双三次插值灰度平方加权质心定位法相比均更小,定位精度更高。x和y方向的定位误差范围分别在0.0039和0.0046 pix以内,与前两种方法相比均更小,定位稳定性更好。本文提出的定位方法可应用于各类近圆形小光源图像的区域亚像素定位。

圆目标定位连续阈值质心算法研究

以DSP平台圆目标定位为研究对象,提出了连续阈值质心算法,利用算术平均原理对普通质心法进行了改进。结果表明,该算法减小了随机误差和系统误差。存在噪声的情况下,其定位精度能达到0.02～0.05pixels,同等情况下与普通质心法相比较,精度提高了4～10倍,抗噪声能力更强,而计算量却没有增加,能够用于DSP平台的圆目标快速精确定位。