高精度实时全帧频SURF电子稳像方法

针对视频抖动和电子稳像的实时性,提出了基于SURF的电子稳像算法.首先,采用SURF算法检测图像的兴趣点,建立了当前帧与参考帧的对应关系,得出高精度的运动估计矢量.然后,通过判定参考帧更新策略,获得平滑的帧间全局运动矢量,进而对原始视频序列进行运动补偿.最后,将参考帧对应区域像素填充到稳像帧丢失像素区域进行全帧频补偿,...     

由形态学边缘模式匹配实现数字稳像

针对在一些实际应用场合摄像机设备的震动造成的视频序列失稳,提出了一种基于形态学边缘模式匹配的数字稳像方法.该方法首先利用形态学方法提取视频图像边缘,然后利用当前帧子块与参考帧子块的边缘进行特征匹配,以确定当前帧子块相对于参考帧的局部运动矢量.对得到的局部运动矢量进行分析判决,以确定该局部运动矢量是否为真正的抖动偏移量,消除视频帧本身因存在局部运动目标、低对比度、纹理区域等因素对全局运动矢量估计的影响;最后,通过判别确认的局部运动矢量确定全局运动矢量并进行运动补偿,实现数字稳像.仿真实验表明,由于该方法的块局部运动矢量采用1 bit边缘进行最大相关值估计,因而复杂度低,而采用异常情况判决准则消除了其对真正运动矢量估计的影响,稳像精度高,可应用于因摄像头平移震动等因素造成的视频序列失稳.     

分布式视频编码中虚拟信道模型的动态估计

基于Slepian-Wolf理论和Wyner-Ziv理论的分布式视频编码,是一种全新的视频编码框架。分布式视频编码系统中,解码端对虚拟信道模型估计的准确性是影响压缩性能的关键因素之一。针对虚拟信道的时域动态特性,提出了新的解码端帧级虚拟信道模型的动态估计算法。利用边信息内插阶段所获得的双向运动矢量,对当前帧前后的关键帧进行运动补偿,通过前后关键帧的运动补偿误差来估计当前帧的虚拟信道模型。针对虚拟信道的空域动态特性,提出了子块级虚拟信道模型的动态估计算法。通过对视频帧进行分块,对每个分块都进行参数估计,即可动态地完成各子块对应的虚拟信道模型的估计。实验证明所提出的两种虚拟信道模型的估计算法都有效降低了视频编码系统的传输码率,提高了系统的率失真性能。     

视频序列中运动目标分割算法

提出了一种视频序列中运动目标的分割算法.首先对当前视频帧进行全局运动估计和补偿,并和上一帧进行差分运算,从而检测出运动变化区域,然后基于灰度的相似性对当前帧进行过分割,并结合运动变化区域分割出运动目标.实验结果表明,该方法能取得较好的结果,并具有较强的鲁棒性.     

基于形态学边缘匹配的数字稳像方法

在一些实际应用场合,摄像机设备的震动是造成视频序列失稳的重要原因,为此提出了一种基于形态学边缘匹配的数字稳像方法,该方法首先利用形态学方法提取视频图像边缘,然后利用当前帧子块与参考帧子块的边缘进行特征匹配,以确定当前帧子块相对于参考帧的局部运动矢量,同时对得到的局部运动矢量进行分析判决,以确定该局部运动矢量是否为真正的抖动偏移量,消除视频帧本身因存在局部运动目标、低对比度、纹理区域等因素对全局运动矢量估计的影响,最后通过判别确认的局部运动矢量确定全局运动矢量并进行运动补偿,实现数字稳像。仿真实验表明该方法稳像精度较高,复杂度低,实际应用稳像效果良好,可应用于因摄像头平移震动等因素造成视频序列失稳。     

快速分形立体视频编码系统的设计

提出了一种基于分形视频编码的快速立体视频编码算法。首先,对传统分形视频编码方法进行了改进:采用基于DCT变换的方式对I帧图像进行编码,同时采用树状划分方法对非I帧图像进行块匹配。在立体视频编码中以左通道为基本层,右通道为增强层;左通道采用单独的运动补偿预测方式(MCP)进行编码,右通道采用MCP加视差补偿预测方式(DCP)进行编码。在进行DCP编码方式时,充分利用立体平行摄像结构中的偏振性和方向性简化DCP搜索方式,由此提出了一种快速搜索算法。实验结果表明,在保证峰值信噪比(PSNR)和压缩比(CR)基本不变的前提下,本文所提出的快速编码算法能够将运算复杂度降低为全搜索算法的0.028～0.029倍,增强了立体视频编码的实用性。     

基于前景提取的车辆识别与测量

立体匹配是双目立体视觉测量中的关键环节,具有重要的研究价值。本文提出了一种基于背景减除法和BM匹配算法相结合的车辆检测方法。该方法主要通过对视频帧和背景图像进行背景减除来屏蔽复杂外界环境因素干扰,并可以有效地提取车辆前景;进一步利用BM立体匹配算法对车辆进行块匹配,获取车辆的视差图并对车辆尺寸进行测量。实验结果表明:该系统能得到轮廓清晰、成像效果好的车辆视差图,且车辆尺寸的测量数据相对准确,具有一定的实时性和可靠性。     

使用粒子滤波器实现电子稳像

提出用粒子滤波器来实现视频序列的稳像,解决了视频序列的帧间不稳定问题.提出的稳像算法从视频图像中提取角点特征,建立当前帧与参考帧之间的映射关系,然后根据仿射变换模型求取最小二乘解来获得帧间的全局运动参数,最后利用粒子滤波平滑运动参数,实现帧间的实时运动补偿.对包含80帧场景的视频序列进行了实验,稳像后视频序列的平均峰值信噪比比稳像前提高了24.88,同时稳像精度＜1 pixel,处理时间＜30 ms.实验结果表明,本文算法能有效地改善图像质量,在去除高频抖动的同时能较好地保留摄像机的主动运动,稳像效果良好.     

基于预搜索的高效双目分形视频编码

设计了基于预搜索的高效双目分形视频编码,并成功应用于立体视频编码之中.对基本分形双目视频编码进行了改进.利用了树状划分准则,起始帧采用块离散余弦变换(DCT)编码,简化了块搜索范围并提前减少了重复运算.在双目立体视频编码中,以左通道为基本层,采用单独的运动补偿预测( MCP)方式进行编码,充分利用了预搜索限制条件、改进的非对称十字形多层次六边形格点搜索算法、去方块环路滤波和分数像素块匹配算法;以右通道为增强层,采用MCP加视差补偿预测(DCP)方式进行编码,选择误差最小的匹配块作为预测结果.在进行DCP编码时,充分利用视差分布约束条件,提出了快速的视差估计算法.实验结果表明,提出的编码方法在保证一定的峰值信噪比(PSNR)前提下,平均压缩时间是基本分形双目视频编码的18％～23％,压缩比提高了15.13～47.49,显著地改善了基本分形视频压缩算法的性能,使分形视频压缩的应用具有更大的灵活性和实用性.     

弱纹理环境双目视觉稠密视差鲁棒估计方法

精确稠密视差估计是立体视觉系统恢复观测场景三维信息的关键。从立体视觉在机器人环境感知的实际应用角度出发,提出了对于弱纹理、阴影和遮挡等关键影响因素,具有良好鲁棒性、精度和处理速度的稠密视差图估计算法。针对弱纹理、阴影和深度不连续的问题,设计了基于灰度相似度概率的置信度传播算法,结合视差平滑约束,以期实现较高精度的视差初值快速估计。由视差级数定义的消息向量通过异向平行迭代进行传播,消息向量包含表征像素点灰度相似性和平滑性的能量信息,通过全局能量函数的迭代收敛,快速获得视差初始估计。根据独立连通区域通常具有相似纹理特征和视差一致性的先验知识,提出了基于Mean-Shift聚类分割算法和参数空间投票自适应视差近似面估计算法,进行稠密视差的精细优化估计。利用具有不同弱纹理特征的5组标准测试图像、4组室内环境实际图像、4组室外环境实际图像和4组月面模拟特殊光照环境的实际环境图像进行了测试实验,实验结果表明了本文算法的良好鲁棒性和有效性。     

一种基于自适应窗口和图切割的快速立体匹配算法

针对基于图切割的立体匹配算法计算量大的缺点,提出了一种新的快速立体匹配算法。首先根据图像边缘特征自适应变化窗口,并采用灰度差平方和匹配(SSD)作为相似判定准则计算初始视差图,再通过左右一致性校验去除误匹配点,在构造能量函数时,将初始视差作为能量函数的一个参考项,最后采用图切割(graph cuts)算法求取使全局能量最小的视差最优分配。通过标准图像对测试了提出的方法,并与其他方法进行了比较,实验结果表明,该算法不仅能够保留基于图切割的立体匹配算法对大的低纹理区域和遮挡像素较好处理的优点,而且匹配时间短,运行时间比原有算法约缩短了三分之二,能够满足工程实用性的要求。     

阵列信号处理中一种新的误差分析及其矫正技术

分析了空间谱估计中多信号源方向和频率估计中通道失配和阵元互耦导致系统性能下降的机制。克服了现有矫正方法只能针对单频信号补偿某个或某几个误差影响因素的局限性，提出通道失配和阵元互耦的综合补偿新技术，大大提高了误差矫正的精度。首次尝试在频率、方向同时估计中应用误差校正技术，并得出了一重要结论－这几种误差影响因素对频率估计没有影响，且此方法可推广应用于倍频程信号、窄带随机信号和单频信号的组合情况。消声室声学实验证明了该方法的正确性。     

编码器轴系晃动对测角精度影响分析

光电轴角编码器作为一种精密测角传感器,其测角精度受到多种因素的影响,其中轴系晃动是影响其精度的主要因素之一。为了研究编码器轴系晃动的规律,利用多种检测方法对轴系晃动进行检测,利用傅里叶谐波数学模型对测量结果进行分析,并结合编码器测角精度检测结果,发现测角精度与轴系晃动的低频谐波之间存在固定的函数关系,采用这种关系可以补偿编码器的测角误差。利用这种方法可以在编码器内部或在线的方式进行实时误差补偿,从而达到提高编码器测角精度的目的。这对相关仪器的测量精度的提高起到一定参考意义。     

车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

压电陶瓷驱动微位移机构迟滞非线性改善方法研究

压电陶瓷驱动器在精密微位移系统中有着广泛的应用,但其固有的迟滞非线性严重影响系统的运动精度,使控制困难.通过数学建模方法建立压电陶瓷的迟滞曲线逆模型,并用此模型对压电陶瓷进行位移补偿,可以有效减小压电陶瓷迟滞非线性对系统精确控制的影响.提出一种用两个压电陶瓷协同驱动微动平台运动的微位移机构,通过基于迟滞逆模型的开环控制方法,对压电陶瓷位移进行误差补偿,可以实现微动平台运动与控制信号较好的线性对应关系.     

大坝的微形变监测系统设计研究

采用高精密激光传感器,运用屏蔽系统和位置补偿使精度提高到几百纳米级,可将其运用于超级高坝坝体形变监测。不受湿度、温度和电磁场的干扰,能在恶劣环境中正常工作。对作为测试平台的精密X-Y工作台进行了重点设计,提出了误差补偿的方案,使测量方法的原理误差降低到微米级的程度。     

精密小孔的加工和测量

精密小孔的加工越来越多,精度要求也越来越高.而精密小孔的加工和测量都比较困难,要想达到精密小孔要求的尺寸精度、形状和位置精度,就要在加工过程中根据实际加工中存在的问题采取一系列相应的措施,其中使用精度较高的仪器进行测量,是保证加工精度和加工质量关键.为此,设计出一种精密小孔测量仪.     

球形静压推力轴承考虑流动惯性和离心惯性的承载能力分析

本文采用球坐标下的纳维—斯托克斯方程式,利用迭代近似解法,导出了考虑流动惯性和离心惯性的球形静压推力轴承的压力分布、流量和承载能力的解析计算公式。并由该公式直接导出了圆板形静压推力轴承的相应计算公式。     

加速度的扰动补偿在控制系统中的应用

为了提高直流力矩电机速度控制系统的伺服性能,使精密光电稳定平台具有更好的动态性能和更强的抗干扰能力,提出了一种基于加速度信号的扰动补偿控制方法。该方法建立了标称控制器,并利用加速度信号构造扰动观测器, 快速、精确地补偿外界扰动及由模型误差造成的影响,从而提高系统的响应速度及抗扰动能力。实验结果表明,该控制方法显著地改善了电机控制系统的动态性能,使电机响应迅速而且没有超调;对于阶跃型外界扰动,系统的速度仅出现了宽度仅0.1 s的脉冲型波动,且幅度比PID控制至少减小50%。此外,控制系统对于电机模型的不确定性具有鲁棒性。本文所述控制方法容易实现,适于工程应用。     

基于机器视觉的齿形结构齿顶圆检测方法

齿形结构作为传动装置的关键零部件,齿顶圆的精确检测是后续装配的重要依据。在齿顶圆的视觉测量中,传统图像处理方法检测精度较低,齿形结构倾角过大时轮齿存在遮挡导致算法的鲁棒性差。针对上述问题,现提出基于机器视觉的齿形结构齿顶圆检测方法。首先基于自适应阈值的曲率尺度空间(CSS)技术对轮齿进行亚像素角点检测,其次采用超最小二乘法拟合齿顶椭圆,最后通过补偿准偏心误差优化椭圆参数。实验结果表明,该方法不仅可以提取包含全部轮齿图像的齿顶圆,对于轮齿存在遮挡的图像也能进行高精度检测,同时能够补偿透镜畸变产生的椭圆准偏心误差,齿顶圆圆心测量精度为0.056 mm,法向量测量精度为0.068°,满足齿形结构视觉测量要求。