飞行时间法三维成像摄像机数据处理方法研究

飞行时间法三维成像摄像机测量结果存在中心点偏移、距离歧义性和混合像素等问题,且易受曝光时间和主动光源影响.为提高测量结果的有效性和准确性,对测量数据进行了如下处理:对摄像机进行校正,减小了球面距离到三维坐标转换过程中引入的误差;采用2个不同光源调制频率交替进行测量,根据2次测量结果差值消除距离歧义性;过度曝光时测量幅值随曝光时间增大而减小,据此提出了一种基于感兴趣区域的快速自动曝光控制方法;边界混合像素以单点或单线形式出现,根据某像素邻域内各像素位置分布情况判定该像素是否为混合像素;由测量幅值判定噪声大小,根据对主动光源成像时测量幅值很大、偏移值很小的特点辨别主动光源.实验结果表明:以上方法能有效提高数据可靠性和准确性.

基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的尺寸不变性(SIFT)特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用Levenberg-Marquardt(LM)算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明:该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.

新型电流型CMOS四值边沿触发器设计

提出3种应用于多值逻辑系统的电流型触发器设计,包括四值主从结构触发器、单闩锁单边沿触发器和单闩锁双边沿触发器.采用电流阈值控制技术简化这些电路的结构.单个锁存器的四值单边沿和双边沿触发器分别利用时钟信号的1个边沿和2个边沿后产生的窄脉冲使锁存器瞬时导通,实现取样求值.单闩锁结构的触发器不仅可以简化电路结构,更重要的是大大降低了电流型触发器的直流功耗.在保持相同数据吞吐量的条件下,应用双边沿触发器可以使时钟信号的频率减半,从而降低时钟网络的动态功耗.采用TSMC 0.25μm CMOS工艺参数的HSPICE模拟结果验证了所提出设计方案的有效性.

无扫描激光三维成像系统的建模与仿真

当前的像增强器耦合型CCD(ICCD)模型主要针对微光成像系统,无法直接用于三维成像系统.在三维成像系统中,像增强器不再工作于高增益状态,而且增益非线性对测量结果有很大影响.为此,改进ICCD模型中的噪声模型,采用非线性增益模型.针对光源强度和像增强器增益均随时间变化,对模型进行时间离散化处理.结合光照模型和物体三维数据进行系统仿真和定量分析.结果表明,增加CCD势阱容量、减小微通道板(MCP)增益、增大光源功率,可以提高信噪比,从而提高测量精度,同时需要提高快门速度、光源调制度,并抑制环境光影响.

基于FPGA的可重构视频编码器设计

针对现场可编程门阵列(FPGA)平台,提出可重构视频编码(RVC)的硬件实现方案.为提高系统吞吐量和功能单元(FU)的可重用及可扩性,提出分层的、多颗粒度并存的、可重用的功能单元设计方法;为重构的简单性及降低实现复杂度,提出在功能单元之间采用不同的存储结构作为数据连接方式.最终实现支持H.264/AVC和AVS的全I帧可重构视频编码器.结果表明,该编码器在Xilinx Virtex-5 330上能够分别实现H.264/AVC标准下25帧及AVS标准下37帧1 920×1 080视频的实时编码,比2个标准单独的设计实现代价降低了33%.

多用户分布式与集中式天线系统传输容量的分析与比较

为了能够对多用户条件下分布式和集中式天线系统所支持的用户分布密度和服务质量进行定量地比较,提出了一种基于随机几何的性能分析方法.当用户在小区内服从泊松分布时,这种方法可以得到精确的分布式与集中式天线系统的传输容量表达式.从分布式天线系统的传输容量表达式可以发现,在给定用户分布密度时,为了满足一定的服务质量要求,用户的接入距离存在一个上限.分析和仿真结果表明,在相同条件下,与集中式天线系统相比,分布式天线系统能够容纳更多的用户和支持更高的服务质量要求.

基于OFDM的双层Femtocell网络中子信道、速率和功率的最优分配

Femtocell(毫微微小区)基站通过以极低的功率对室内进行"点"覆盖,降低了宏小区基站的传输功率要求和业务负荷量,使得整个系统的功率效率得以提高.研究了双层Femtocell网络中,考虑到宏小区和毫微微小区之间、不同毫微微小区之间所存在的同频干扰,在满足宏小区用户传输性能不受影响的前提下,对毫微微小区用户的子信道、速率和功率进行联合优化分配的方法,以使其加权速率和最大.针对问题的非凸性,提出了基于拉格朗日对偶方法的最优子信道、速率和功率分配算法,并从经济学的角度予以解释.最后,通过仿真验证了此算法可以有效地求解此问题,并且证明了该系统相对于宏小区和毫微微小区使用不同频率集的系统可以很大程度地提高系统性能,与此同时也提高了频谱利用率.

基于核密度估计的遮挡人体跟踪

充分利用空间、颜色、运动等信息对图像进行块建模、颜色建模和运动建模.通过混合高斯建模法,将运动人体的前景信息提取出来;基于Epanechnikov核密度梯度估计算法,对存储模型中的人体进行聚类,实现块建模;采用非参数的核密度估计算法和基于高斯分布的运动建模,分别获取颜色密度函数和运动密度函数,并利用颜色密度函数和运动密度函数对当前帧的前景区域进行后验概率估计,以获取后验概率图像,根据对该图像中遮挡人体进行分割以实现人体目标的跟踪.实验结果表明:基于核密度估计的遮挡人体目标跟踪算法有效地解决了遮挡人体目标跟踪问题.