红外序列图像多运动目标检测

针对背景不动情况下提取红外图像运动目标,提出了一种基于连续四帧序列图像精确检测多运动目标的算法,并用软件仿真了该算法处理图像的效果并与其他方法进行了对比。经试验证明该方法算法简单,实时性好。对单目标、多目标、室内、室外、简单和复杂背景的红外序列都可以得到较好的检测效果。能够有效地去除背景和噪声,精确地确定运动目标位置,有利于后续的目标跟踪,算法适于实时应用。     

一种无人值守设备的红外弱小多目标自动判读方法

提出了一种实用的适用于无人值守设备的红外弱小多目标自动判读方法。通过判别图像序列段累积信号量的变化进行目标段自动定位,对定位后的目标段运用轨迹预测关联的方法进行目标识别。给出了目标图像序列的处理结果,证明该自动判读方法可以在保证目标识别率的同时大大缩短图像判读时间,能够满足光电测量中快速提供测量结果的需求。     

图像局部特征识别中的多目标分离

研究了一种多目标识别算法,该算法用SUSAN角点形成SIFT特征点,采用阶梯图像金字塔结构实现尺度不变,为所有匹配点建立统一的超定线性方程组并对该方程组系数矩阵进行简化使其维数降低一半,得到增广矩阵.对增广矩阵进行列变换,依据坐标转换的特性可从中提取多目标的稳定正常点,实现了快速分离多目标的匹配点.结果表明,利用新算法得到的多目标识别结果能保证最小二乘法迭代运算快速收敛,且一次迭代就能得到精度较高的目标定位参量,根据SIFT标准的128维局部特征描述符判别匹配点,匹配点数量较SIFT算法多一倍,分离多目标速度较Hough变换快2～3倍.     

昆虫飞行中翅膀序列图像特征匹配方法

分析了翅膀外形结构特点以及在序列图像中翅膀边缘特征的变化,提出了基于拓扑变换的几何相对位置不变的约束方法,对翅膀边缘特征进行分区域匹配去掉虚假匹配点;然后利用极线约束实现精确匹配,最终得到在运动过程中翅膀的三维形貌。提出的约束匹配方法不仅有效地剔除了虚假匹配,同时也极大地减小了特征匹配的运算量。实际应用证明此约束匹配方法是较为有效的。     

基于中轴线像长匹配的靶场单站姿态测量方法

目前,靶场姿态测量以多台套交会测量为主,对于单站姿态测量尚没有较好的解决方案。为了解决该问题,以投影轴对称目标为例,提出了一种基于中轴线像长匹配的单站姿态测量方法。将透视投影拓展为2种等效形式,将体现目标姿态状态的中轴线向像面透视投影,可获得中轴线的投影像长或在等效物面的等效物长,根据目标中轴线的先验长度、相机内外参数及成像信息,经像长匹配即可获取目标的偏航角和俯仰角;实际工程试验验证了该算法的可行性,偏航角精度为1.7°,俯仰角精度约1°,满足靶场单站测姿需求;并对姿态测量模型关键因素进行了误差分析。该方法可适用于非投影轴对称目标。     

基于多目标遗传算法的增程式电动汽车动力系统参数匹配优化研究

在完成增程式电动汽车（E-REV）动力匹配与性能仿真基础上,针对E-REV动力系统参数匹配优化问题,以整车制造成本、汽车两种运行模式下等效百公里油耗以及百公里加速时间为目标,以驱动电机峰值功率、发动机额定功率以及电池能量为变量,设计了基于线性加权的多目标遗传算法。结果表明,适当牺牲汽车动力性可最大降低制造成本5.19%,并降低等效油耗9.61%以上。可以得出,通过改善匹配方案能进一步提高整车的动力经济性并降低制造成本,研究对E-REV市场推广及量产化具有重要意义。     

模板匹配技术在玫瑰扫描亚图像目标识别中的应用

介绍了用模板匹配的方法在玫瑰扫描亚图像中识别目标。通过设计一目标匹配模板 ,用这个模板对二值图进行匹配处理 ,根据输出相关值识别目标。实际应用表明 ,模板匹配技术可以在亚图像中有效去除干扰假目标和大块背景 ,给出视场中物体为待识目标的可信度图像 ,从而达到识别目标的目的 ,并且具有速度快、准确度高的优点。     

多波段红外图像的海面舰船目标检测

现有的基于单个红外宽波段的海面舰船目标探测系统在面对复杂海天背景、岛岸背景、恶劣天气、亮带干扰或诱饵弹干扰等情况时,系统的探测率、虚警率、探测距离等性能指标均会受到严重的影响;为此,开展了基于多波段红外图像的海面舰船目标检测方法的研究。通过中波红外多波段数据采集系统实际采集107组五个中波红外波段的图像;波段1-5分别为3.7～4.8,3.7～4.1,4.4～4.8,3.7～3.9和4.65～4.75 μm;对多波段图像进行手动标注构建样本数据集,其中,正样本舰船目标298个,负样本非舰船目标353个。对于多波段红外图像,首先进行PCA降维并采用选择性搜索算法生成初始目标候选区域;针对候选区域中存在大量明显的非舰船目标区域的问题,利用积分图像计算候选区域的局部对比度,依据红外舰船目标的几何和灰度特征从初始目标候选区域中筛选出舰船目标可能性大的区域作为舰船目标候选区域。然后对舰船目标候选区域进行拓展以融入局部上下文信息,对于候选区域对应的5波段红外图像,分别提取每个波段图像的稠密SIFT特征,并将128维SIFT特征向量降为64维,融入SIFT特征的空间和波段位置分布信息得到新的特征向量,基于高斯混合模型对候选区域的特征向量集合进行编码融合得到舰船目标候选区域的费舍尔向量表示,最后利用线性SVM分类器识别出舰船目标。对多波段图像进行舰船目标候选区域生成实验,所提出的基于红外舰船目标的几何和灰度特征的约束方法可以有效地克服选择性搜索算法的不足,从初始目标候选区域中快速定位出舰船目标候选区域,对25组多波段图像进行实验,舰船目标候选区域生成的整体耗时为0.353 s,定位舰船目标区域耗时0.005 s。对100个正负样本进行目标识别测试,所提出的目标识别算法融合了目标的多波段图像特征信息,通过引入费舍尔向量挖掘了多波段图像梯度统计特征的深层次信息,算法的识别率达到了0.97,显著高于单波段红外图像的目标识别率。对25组多波段图像进行舰船目标检测实验,所提出的舰船目标检测方法能够在海天背景、岛岸背景以及亮带干扰等不同场景下完成海面舰船目标的检测工作,舰船目标定位准确,舰船目标召回率达到了0.95,每组多波段图像的平均检测耗时为1.33 s。研究结果表明,充分考虑海面舰船目标在红外图像中与局部海洋背景的辐射差异以及有效地融合舰船目标在多个红外波段图像中的辐射特征,可以增强舰船目标的可分性,提高舰船目标的识别率以及检测率,为基于多波段红外图像的海面舰船目标检测提供了新的技术支持。     

多级轴流压气机变几何扩稳多目标优化分析

对轴流压气机叶型流动损失和落后角模型进行了系统归纳与整理,并将其与逐排基元叶片模型相结合,建立了计算多级轴流压气机特性工程方法,并进一步将其与锦标赛式遗传算法相结合,发展了一种新的多级轴流压气机变几何扩稳多目标优化算法,并成功应用于某型8级轴流压气机扩稳分析,取得了明显成效。与单目标优化相比,多目标扩稳调节能明显改善压气机性能,其最大效率提高了近4个百分点,且静叶安装角调节范围也明显减小。     

基于磁光调制的多光谱目标识别系统的研究

基于特征光谱的目标识别技术具有检出能力强,可分辨目标种类等优点,但也存在一定的问题,即需要事先获取背景光谱作为先验知识且要求背景光谱随时间的变化较小。由此限制了其在新环境、复杂环境中实时目标识别方面的应用。设计了一种采用磁光调制配合特征光谱分析的技术手段,使目标识别过程中无需事先获取背景谱,从而实现了一次采集获取被测目标信息的功能,相比传统的目标检测方法而言,对战场的适应能力更强,具有较好的实用意义。同时,磁光调制技术有效地抑制了背景杂散光的干扰,从而提高了目标识别概率。由于磁光调制提供了目标光谱的累加迭代信息,故即使未知背景光谱或者背景光谱变化较大时,也可以通过目标光谱的迭代信息大幅提高目标识别率。针对不同被测目标的回波光强与背景光强值进行实验分析,结果显示,三种目标对调制线偏振光的反射能力明显强于背景。采用伪装色的被测目标对可见光成像目标识别影响很大,而调制偏振型系统仍能很好地识别目标。在此基础上,对0.5～2 km范围内的目标进行多特征波长目标种类识别。采用三个特征波长时,目标识别概率在2 km左右明显降低,采用四个或五个特征波长位置时,可以实现95.0%以上的目标识别概率,同时为了降低运算量提高系统的实时检测能力,最终采用四个特征波长。     

一种用于三维曲面视觉测量的立体精匹配方法

根据立体视觉原理 ,针对三维曲面视觉测量的实际情况 ,提出一种基于空间不变量的立体精匹配方法。首先利用投影光栅 ,在曲面上形成变形条纹 ,采用小波变换检测出像素级的离散边缘点 ;然后用三次 B样条将条纹边缘插值成光顺曲线 ,根据对极几何特性 ,实现像素级的精匹配 ,解决了交向摆放姿态的双目立体视觉系统的匹配问题。     

利用共线性和对极约束实现匹配扩展

结构化场景图像的纹理较为单一,可提取的局部特征较少。在宽基线情况下,基于图像局部特征的匹配方法很难获取正确匹配,导致匹配精度降低。为此,提出了一种以图像局部特征匹配为基础进行配扩展的方法。匹配扩展时,将图像中线段的两端点作为匹配的基元,利用线段两端点在不同视点间的共线性和对极约束限定候选匹配的搜索空间,剔除错误匹配,进行匹配关系的传播。实验结果表明:当图像存在一定的尺度和视点变化以及明显的光照变化时,该方法能够有效地增加匹配的数目,为精确的极线几何估计和三维重建奠定了良好的基础。     

动态几何量多站法激光跟踪测量自标定

采用激光跟踪控制系统实现工业几何量动态测量,提出了实现动态几何量测量的基本目标和任务。重点分析了采用多个激光跟踪测量系统实现动态几何量测量的基本原理,以及多站法完成自标定的方法。分析了自标定的仿真算法并给出实验结果,仿真结果表明影响自标定精度的主要因素为标准尺的精度     

Phase interpretation for polarization-dependent near-field images of high-density gratings

It has been described that the near-field images of a high-density grating at the half self-imaging distance could be different for TE and TM polarization states. We propose that the phases of the diffraction orders play an important role in such polarization dependence. The view is verified through the coincidence of the numerical result of finite-difference time-domain method and the reconstructed results from the rigorous coupled-wave analysis. Field distributions of TE and TM polarizations are given numerically for a grating with period d = 2.3λ, which are verified through experiments with the scanning near-field optical microscopy technique. The concept of phase interpretation not only explains the polarization dependence at the half self-imaging distance of gratings with a physical view, but also, it could be widely used to describe the near-field diffraction of a variety of periodic diffractive optical elements whose feature size comparable to the wavelength.     

基于UKF的恒星相机高精度姿态确定方法

为进一步提升姿态确定的精度和稳定性,首先分析了恒星相机和陀螺联合定姿的基本原理,然后选用误差四元数作为状态变量,推导了基于无迹卡尔曼滤波的恒星相机和陀螺联合定姿的算法.针对恒星相机、陀螺敏感器精度要求高的特点,仿真了多种精度的恒星相机数据和陀螺数据进行无迹卡尔曼滤波定姿试验,并与扩展卡尔曼滤波定姿试验结果进行了比较.试验表明无迹卡尔曼滤波定姿方法有效可靠、适用性强,可以有效提高恒星相机的姿态确定精度,三轴精度较扩展卡尔曼滤波算法提高约10%到20%.     

基于极线局部校正的特征匹配方法

针对利用多视图像进行目标三维测量、结构重建时在极线约束下对直接区域灰度相关进行同名特征匹配常常失效的问题,提出了一种基于极线局部校正的特征匹配算法。介绍了极线约束匹配的原理,分析了相关方法在极线约束匹配中的缺陷以及在多种像机位姿配置下的图像特征间的约束关系,在此基础上提出了一种极线局部区域校正的方法,对待匹配区域进行校正使自动相关匹配能有效执行,结合最小二乘匹配得到了高精度的匹配结果。实验结果证明了新算法的有效性,大大提高了自动匹配的可靠性、速度和精度。     

FY-3紫外臭氧垂直探测仪10~6动态范围线性测量及修正

基于对FY-3紫外臭氧垂直探测仪(SBUS)106动态范围线性测量的需求,提出了一种将中性减光片法和双光阑法相结合的思路,两者相互弥补,得出了SBUS整个动态范围的线性度,并进行了非线性修正。不确定度分析得出该方法的合成标准不确定度为0.44%,而传统的距离平方反比定律法对于103-104动态范围的合成标准不确定度为0.62%,证明了该方法对于大动态范围光电探测器系统线性测量的有效性和优越性。     

小波网络辅助卡尔曼滤波的捷联惯导传递对准

初始对准精度是捷联惯导系统的主要误差来源之一。针对舰载机捷联惯导的传递对准模型准确建模困难,且测量噪声和过程噪声随舰船动态而变化,这样就会降低滤波的精度,卡尔曼滤波有一定的局限性,提出了将小波神经网络辅助卡尔曼滤波器用于惯导系统的传递对准。把能直接影响卡尔曼滤波估计误差的参数作为网络的输入,进过样本训练后,把网络的输出与经过卡尔曼滤波得到的结果相加,实现了捷联惯导的传递对准的滤波功能。这种新算法在实际应用中的非线性情况下优于传统卡尔曼滤波方法。仿真结果表明了其实用性和有效性。