基于仿生复眼系统的图像拼接技术

针对传统单孔径光学系统无法解决大视场与高分辨率之间的矛盾,设计了一套3×3球面仿生复眼光学系统。首先,研究了子眼系统视场和复眼系统总视场的数学关系,进而得到子眼排布方式,在此基础上形成了视场为±53°×±70°的复眼光学系统;然后,基于此系统提出一种图像拼接算法,采用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法对各个子眼图像进行特征点提取,利用RANSAC(Random Sample Consensus)算法对提取出的特征点进行精确匹配,通过加权平滑算法实现多个子眼图像的拼接融合,实现整个场景无盲区拼接。3×3仿生复眼系统样机的仿真结果表明,设计的复眼系统可以有效地实现多通道图像的大视场无盲区拼接,验证了复眼光学系统设计的正确性以及拼接算法的有效性。该研究可进一步推进仿生复眼成像系统的应用。     

紧凑折反式仿生复眼及图像快速拼接识别算法

针对多相机阵列复眼质量大与图像数据生成量高的问题,开展多通道-单探测器构型的大视场仿生复眼成像系统及其图像快速拼接识别算法的研究。通过光路折反与光程归一的方式,实现多视角子眼共像面与分区成像。根据折反式复眼成像特征,提出特征图级下基于区域结构相似性的图像快速拼接算法。配合目标识别卷积神经网络,实现紧凑空间下大视场全局图像的快速重建与目标识别。所提出的复眼系统有效光学视场角为138°×75°、光学尺寸为29.78 mm×19.74 mm× 6.86 mm、全局图像拼接速度为0.011 s。紧凑型折反式仿生复眼具有体积小、视场大、计算开销少的特点,能够为载荷与算力受限的小型无人设备与低速弹箭提供广域视觉成像与快速图像拼接识别能力。     

基于目标定位与跟踪的簇眼结构和图像采集系统设计

簇眼作为复眼的一种简单形式,对研究复眼特性有着重要的作用.针对簇眼对目标的大视场成像和目标定位与跟踪特点,设计了一种能够多通道同时捕获同一目标的簇眼结构,并使用基于Verilog语言的FPGA嵌入式系统对选取的大面元CMOS图像传感器的驱动时序进行了硬件描述和高速采集设计,实现了PC机对簇眼成像系统的实时数据获取.仿真...     

图像拼接融合技术在网络视频监控系统中的应用探究

通过对视频监控系统对图像拼接融合技术的需求分析，对图像拼接融合技术进行简要分析，在网络监控系统中进行实际的测试应用。系统流程分为视频流数据传输、图像拼接与融合、目标检测与追踪3部分，由此实现在360°宽视场中的图像浏览、运动检测与目标跟踪。     

基于仿生探测的大视场小目标跟踪算法

针对光学成像引信远距离探测目标时视场大、成像目标小,目标难以探测与跟踪的问题,提出了基于仿生探测的大视场小目标跟踪算法。该算法模仿鹰眼视觉原理,设计基于鹰眼视觉通路原理的探测器,通过提取颜色、亮度及方向特征构建目标显著图,实现对目标区域的粗定位,并根据探测器的探测结果,结合目标方向梯度直方图特征与贝叶斯分类器实现小目标的精确定位与跟踪。仿真实验表明,对装甲车与坦克模型分别进行跟踪,跟踪窗口重叠率分别为79.3%与79.0%,跟踪效果优于Mean-Shift算法,该算法可有效解决大视场下小目标的探测与跟踪问题。     

多孔径图像变分辨率大视场重构方法研究

基于红外多孔径成像系统,提出了一种兼顾局部高分辨与大视场的变分辨率图像重构方法。首先,借助三维动态红外场景软件,完成了红外多孔径成像建模与仿真;其次,采用像素重排算法,实现低分辨率单元图像变分辨率大视场重构;最后,利用PSNR及图像清晰度函数对重构结果进行讨论分析。实验表明,本文的研究成果在扩大探测视场的同时显著提高成像的分辨率,可以对红外多孔径成像系统设计及应用提供理论指导。     

基于视觉的无人机感知与规避系统设计

结合无人机自身携带的光电平台,设计了一个面向空中动态目标的无人机感知与规避系统。使用图像阈值法结合帧差法检测出运动目标,利用Mean shift与Kalman滤波融合,在图像中实时跟踪目标;利用自抗扰控制器控制无人机光电平台光轴指向目标并进行激光测距以实现目标定位;最后采用人工势场法,实时地计算下一时刻航路点,对目标进行规避。仿真实验表明：针对虚拟现实产生的模拟视频流,系统所采用方法具有良好的实时性和有效性。     

红外目标图像的复合特征跟踪算法

红外目标图像跟踪系统中应用单一特征跟踪算法,易造成跟踪点漂移和目标丢失。提出目标图像的复合特征跟踪算法,综合利用目标图像的灰度特征和点特征,联合灰度特征的易用性和点特征的空间不变性,分别克服单一特征易受光照、噪声干扰,以及实时性较差等方面的不足。提出了复合特征联合匹配的算法流程和权值分配策略,通过仿真试验对比三种方法的目标跟踪性能,证明了该算法的有效性。     

红外成象型空空导弹目标识别与跟踪算法研究

根据红外成象制导型空空导弹图象传感器在目标识别与跟踪过程中获得的图象序列的特点。提出了一种基于红外图像序列的弹道终端红外图象跟踪时的跟踪算法．实现了目标特征点的自动识别与跟踪。文中以最大距离法对目标图象进行分割．以机头部位为局部图象跟踪时的跟踪部位，分析了导引头投影成象模型以及弹目距离、相对速度对目标图象变化情况的影响．研究了中段形心跟踪模式与末端局部图象跟踪模式的转换时机．定义了确定目标充满视场程度以及阻塞视场与否的两个判据。最后，以实测的飞机红外图象对文中提出的算法进行了仿真，结果表明本文的算法是可行和有效的。     

一种基于形态点特征的目标识别方法

脉冲激光扫描探测体制激光引信的处理对象一般为目标局部图像,由于获得的图像信息少,而且弹目交会姿态复杂多样,局部图像变化较大,识别比较困难。针对这一问题,提出了一种基于形态点特征的目标识别方法。该方法通过回波处理识别云雾目标,利用面积特征排除鸟类干扰,然后用形态学的处理方法对目标图像矩阵进行处理,提取形态点特征,利用点特征进行目标判别。进行了云雾回波实验并作了回波处理仿真,然后利用三维飞机模型对飞机姿态模拟,用得到的150个多种姿态的局部飞机图像进行了算法的验证,结果表明,92%能够进行识别,对弹目交会姿态适应性较强。     

基于时空域融合的红外弱小目标检测新方法

针对复杂背景下红外弱小目标的检测问题，提出一种基于时空域融合的检测方法。在空域上．通过灰度形态学Tophat变换抑制背景、增强目标；在时域上．对红外图像序列连续四帧进行沿时间轴一维小波变换，实现目标和背景的分离。然后对时空域融合的目标增强图像进行自适应阈值分割来提取弱小目标。实验结果表明。该方法能有效地检测运动红外弱小目标。     

一种由粗及精的视线追踪系统平面视线参数检测方法

针对视线追踪系统视线参数检测需求和现有方法的不足,基于亮暗瞳差分方案提出了一种采用由粗及精策略的平面视线参数检测方法。在暗瞳图像应用AdaBoost方法定位人脸,根据人脸五官分布先验知识初步确定人眼区域并标记暗瞳图像对应的人眼区域。在差分图像采用投影法确定瞳孔潜在区域,通过形态和尺度分析滤波定位瞳孔。对瞳孔进行边缘检测和椭圆拟合,提取瞳孔中心参数。在暗瞳图像瞳孔对应区域附近搜索并检测普尔钦斑并提取普尔钦斑中心参数。根据瞳孔和普尔钦斑中心参数获取平面视线参数。在视线追踪系统中的应用表明该方法能够可靠、精确的检测平面视线参数。     

基于图像拼接的全景目标检测技术

针对战场指挥车等战地车辆内作战人员需要在车内实时了解外部战场动向的问题,提出一种基于图像拼接的全景目标检测技术研究。利用监控转台摄像头获得全景图像并检测运动物体,以此模拟战场实际情况。首先使转台进行水平360?旋转,同时使用安装在转台上的摄像头采集实时图像,利用转台转速与扫描场时间等参数对图像进行预处理,从而削弱前后两场信号叠加造成的边缘模糊。最后对前后两帧图像进行灰度值相关匹配,并检测出全景图像上的运动物体。实验结果表明,该技术可以实现全景图像拼接并在全景图中标出视场内运动物体的位置。     

基于YOLOv5 算法的炮管内壁污渍识别与定位技术

为准确评估炮管内壁的清理情况,采用YOLOv5 人工神经网络结合机器视觉对清理后的155 mm 口径炮 管内壁的污渍进行实时检测。考虑到污渍主要分为油污与残留的铜渍2 种,在检测任务中通过图像识别技术分别对 污渍进行种类识别、定位以及对污渍面积判定;利用图像像素信息与外部环境信息,基于单目摄像头采集的视频图 像,采用改进并训练后的YOLOv5 人工神经网络模型作为识别工具对炮管内壁进行实时图像识别。实验结果表明： 该检测系统能较好地完成目标检测任务,对目标定位误差控制在5 cm 内,满足炮管内壁自动清理中的内壁污渍定位 要求。     

虚像显示系统自由曲面光学设计

为解决模拟器虚像显示系统由于离轴显示限制视场、眼点前移大幅降低边缘像质的问题,设计一种新型离轴虚像显示系统。利用像差理论,采用光线追迹方法,在全视场立体空间反向追迹光线,应用弥散斑均方根半径和平行度误差对 R2450-500-60°视景系统进行像质评价。结果表明：该设计能够改善像质,减小双目不平行度,使边缘视场角与像质达到要求。该设计系统不仅能大幅改善其光学性能,将垂直现场扩大到60°,而且实现成本较低,能进行大尺寸、大视场应用,满足多任务飞行模拟器的需求。     

视觉感知的数字图像拼接痕迹可见度客观评价方法

数字图像拼接时,待拼接图像之间的亮度差异导致拼接图像出现拼接痕迹。为了对数字图像拼接痕迹的明显程度进行客观评价,研究了一种基于人眼视觉感知的数字图像拼接痕迹可见度(MAV)客观评价方法:首先,由待拼接图像获取梯度误差图像;然后,综合考虑人眼视觉频率敏感度、亮度掩模效应及纹理掩模效应对视觉分辨力的影响,导出基准图像的临界可见偏差(JND),并从梯度误差图像的小波系数中减去JND门限值,获得能够被人眼视觉感知的拼接痕迹图像;最后,利用拼接痕迹图像的均值和信息熵,构造了一种数字图像MAV的客观评价指标(MAVA).实验表明,采用MAVA对数字图像拼接痕迹的明显程度进行的客观评价,与人眼主观评价结果基本一致。     

多臂空间机器人操作大型目标的全身接触柔顺控制研究

多臂空间机器人操作大型目标时,由于受到来自目标把手的较大拖拽力,机器人无法对目标实施有效的操作和运动约束,这些无法预知的外部拖拽可能导致机器人支撑臂的损坏或者任务失败。为了应对上述挑战,提出了一种基于全身阻抗控制和独立导纳控制的组合式接触柔顺全身控制策略,分别在空间机器人多刚体系统质心层面构建机械阻抗特性和在每条机械臂建立导纳特性,实现对外部拖拽的有效管理。基于二次规划（QP）方法构建了系统控制器,将机器人全身运动行为统一起来,设计了包括全身柔顺控制和关节力矩优化在内的QP目标函数,用来实现接触柔顺控制。通过仿真和降维度气浮实验方法综合验证了上述方法的有效性。