基于立体视觉的非合作目标位姿测量

非合作航天器间相对位姿(位置和姿态)测量,是实现非合作目标的交会与捕获等在轨服务的前提。本文研究一种基于立体视觉的位姿测量方法,包括图像采集、图像滤波、边缘检测、特征提取、目标识别、3D重建、相对位姿计算等步骤,并分别进行计算机仿真和在自制物理平台上的验证实验。仿真实验结果验证了该方法的准确性和有效性。     

测斜仪校准装置的研制与误差补偿研究

为了满足测斜仪检测需求,研制了一种由高精度步进电机、蜗轮副传动机构和高精度圆光栅构成的测斜仪自动校准系统。本文重点研究了系统的误差补偿方法,由于传统的基于最小二乘法的线性误差补偿方法系统误差较大,经过分析得到误差产生的主要原因是因为一个多面棱体标定点有限和误差曲线是非线性,因此,本文提出采用不同正多面棱体组合的多点位置标定思想和基于非线性拟合的数据处理方法对系统进行误差补偿以进一步提高系统的精度。     

基于视觉的无人机着舰中红外合作目标的分割方法研究

针对基于视觉的无人机着舰中红外合作目标分割的需求背景,提出一种组合分割方法。相关研究发现随着待分割目标所占图像中比例变化,Otsu算法在分割时效果亦随之改变。当目标比例较小时可能会造成不同程度的误分割,而最大熵分割算法在实际处理中又含有较多噪点。本文首先根据图像的能量信息找出包含合作目标的感兴趣区域,同时在原图运用双Otsu算法进行分割,最后对两者的结果进行逻辑＂与＂运算得出最终分割结果。大量实验结果表明,本文的组合分割方法与Otsu算法和最大熵算法相比分割效果有明显改善。     

一种基于透视变换的车辆位置和方向提取方法

为了实现浓雾下高速公路的正常通行,提取了一种基于红外光穿浓雾能力比可见光强的特点,在道路两侧护栏上设置等间隔的红外诱导标志,利用车辆上的红外成像装置,获取车辆位置状态引导车辆正常行驶。利用快速标定模型进行了车载成像装置的标定,研究了基于导引标志的车辆位置和方向参数提取,其中改进了一种基于透视变换提取车辆位置方向的方法,即利用图像中车道平行线和灭影点的内在关系估计出车辆方向,并通过几何关系计算车辆位置。实验表明,该方法估计的车辆位置和方向参数达到车辆导引要求,是一种可行的方法。     

应变仪自动校准装置的研制

应变仪是一种广泛应用于工程质量监测的重要传感器，主要用于大坝、桥梁等各种结构的应变测量。本文针对当前应变仪自动校准的实际需求，设计了一种基于高精度滚珠丝杠机构、检测平台、高精度光栅位移传感器、步进电机、数据采集卡和工控机的自动校准系统。通过计算机录入设定的一系列需要校准的应变数值，由此计算得到控制步进电机的脉冲数，计算机通过数据采集卡控制步进电机带动滚珠丝杆机构运动，同时检测平台和光栅位移传感器一起平动，光栅位移传感器将平台位置以脉冲的形式通过数据采集卡发送到计算机，从而实现应变的高精度闭环控制，再由软件分析得到标定方程与误差。该系统可以实现测量范围0～300mm的高精度校准，其中校准精度可达到10μm，核定负载能达到60kg，特别适用于计量检测等单位中应变仪的校准。     

仿蝇复眼视觉系统中大视场图像的拼接

针对现有图像拼接算法难以满足实时性的要求,模仿蝇复眼的视觉机理,设计一种仿生复眼视觉系统,用多个摄像头模仿蝇复眼中的小眼,提出直接拼接算法,对各个摄像头获得的图像进行合成,形成一大视场图像.实验证明:在保证图像拼接质量的同时,直接拼接算法消耗的时间仅为传统的图像拼接方法的2.6%,可见该方法快捷有效,具有更好的实时性能.     

一种基于动态背景的运动目标提取方法

为了实现旋转摄像头下运动目标的监控,提出了一种动态背景下提取运动目标的方法．在全局运动估计过程中,首先提取当前帧的特征点并将其离散化,然后以特征点为中心在当前帧和前一帧之间进行块匹配,其后用3σ准则除去误差块,从而得到全局运动估计量,并且在VC平台上实现了该算法．     

基于支持向量机的多种人体姿态识别

为了实现对边防哨所等场合中无人监控的车辆、人体直立、哈腰、匍匐几种姿态的识别,提出了一种基于支持向量机的多种人体姿态识别方法.在对各种目标建立了样本库之后,提取了形状复杂性、矩形度、宽高比、头部矩形度等特征,利用支持向量机具有全局最优性和较好泛化能力的特点,进行了小样本的2类及多类目标分类识别,并和RBF神经网络的分类效果进行对比.实验结果表明,SVM不需进行网络迭代训练,求解速度明显高于RBF神经网络,且识别性能也优于RBF神经网络,并且采用径向基核的SVM性能最好.该方法识别率高,平均可达到96%,快速性好,识别速度平均为0.0172S,为小样本下的多目标分类及识别提供了理论和技术基础.     

自适应混合滤波算法在微型飞行器姿态估计中的应用

针对低成本惯性测量单元(IMU)存在漂移和噪声干扰等问题,提出了一种具有自适应参数调节的混合滤波算法。采用四元数法进行系统模型的描述,用梯度下降法对加速度计测得的数据进行处理,再通过互补滤波器将其与陀螺仪测量值进行融合,形成混合滤波算法。同时,考虑到飞行姿态的复杂性,进行参数λ的自适应调节,因而改进后的混合滤波算法,能保证各种飞行姿态变化情况下实时姿态的最优估算。实际系统在线实时性能测试表明,提出的算法简单,估计精度高,易于在嵌入式系统中实现,具有较高推广应用价值。     

空间非合作目标相对导航技术研究

针对当前非合作目标相对导航系统复杂庞大、成本高昂以及GPS对空间导航存在缺失段等问题,本文提出了一种非合作航天器相对导航新方法,利用视觉系统和激光测距仪对非合作航天器分阶段获取导航信息,并通过实验验证了近距离段相对导航算法的有效性,精度较高,且算法不失一般性。该方案能够适用于非合作航天器的相对导航。