基于体视显微镜的立体视觉测量系统

该文基于体视显微镜(SLM),根据双目视觉原理,构建了显微立体视觉测量系统;通过图像采集、系统标定、图像预处理、图像匹配、物体重建等步骤实现微观物体的立体重构和测量。系统采用改进的DLT(direct linear transformation)方法;在图像匹配过程中,依据被测量物体不同的特征,采用了基于特征的匹配和基于图割的全局匹配2种方式。该统实现了微型物体的立体重建及尺寸测量功能。     

事故车辆图像特征点的自动匹配

实现交通事故现场勘查中物体的立体视觉量测,需要对勘查获取的立体图像进行匹配。但由于一般自动匹配记录信息和事故研究所需信息的差异,使得自动匹配成果难以直接应用到交通事故勘查的立体匹配中。针对该问题,研究提出了一种事故车辆图像特征点的自动匹配方法,应用SIFT理论和BP神经网络理论,构造了事故车辆图像特征点的自动匹配模型,并进行了实验验证。研究结果表明,该匹配方法可以实现立体像对中任一选定目标的自动匹配,匹配的结果能够做为精匹配的提示。该项研究大幅度提高立体匹配选点的效率,加快交通事故立体视觉系统量测的速度,还可以作为一种技术手段给车牌被遮挡的违章车辆的确认提供借鉴。     

基于激光散斑的实时立体匹配算法及其应用

立体匹配是双目立体视觉的关键步骤和难点问题,制约着双目视觉系统的应用。图像的噪声、遮挡、弱纹理等问题使得匹配精度低。为了解决这些难点问题,文中提出了一种基于激光散斑的立体匹配算法。首先根据激光散斑特点,提出了一种基于梯度方向的匹配代价计算方法;然后将半全局匹配和导向滤波器串联起来进行代价聚合,以满足实时性要求和提高算法对倾斜平面的适应能力;最后,根据匹配代价的平均值与最小值,提出了一种可靠性检验方法,以处理遮挡和物体边缘视差不连续的问题。文中匹配算法在物流行业中的应用结果表明,该算法可以实时测量包裹尺寸,测量精度可以达到±5%。     

一种基于图像相关的图像特征提取匹配算法

本文提出了一种基于立体视觉技术进行特征提取和匹配的算法。在立体视觉技术基础上以投射大小光斑的方法增加自由曲面的图像特征,有效的获得了图像的主要信息,建立图像之间的点映射关系。由图像相关性对匹配进行约束,选择最佳匹配点,获得象点在两个坐标系统中的三维空间数据,然后进行数据拟合得到非特征点的数据,大大提高了图像配准的效率和准确性。     

三目立体视觉中线段基元的匹配方法研究

提出了利用金字塔图传播匹配的三目线段基元立体视觉方法。该方法中匹配起始三元组的选择建立在透视投影的可靠基础之上,而进行传播匹配大大限制了搜索范围,因而可以加速计算,并避免了可能的误匹配。传播匹配利用立体图像组在二值边界图像金字塔图中的结构相似性,而整个匹配结果的考察与认定是通过传播率的比较实现的。该方法能够有效地克服双目立体视觉方法的某些本质局限性,确保匹配结果精确可靠。     

立体压缩图像的客观质量评价方法

针对立体图像的客观质量评价问题,提出了一种适合于立体压缩图像的质量评价方法．该方法基于平面图像的人类视觉系统评价模型,考虑了人类视觉系统的多通道特性和对比度敏感度特性,使用Contourlet变换实现多通道分解,将立体图像对的差值信号进行评价．实验结果表明,该方法得到的质量评价结果符合人眼视觉特性,与主观质量评价方法的一致性较好,能够客观反映压缩立体图像的质量．     

坐标网格立体视觉测量中的图像匹配技术

利用立体视觉技术，实现对板料成形分析中应用的大批量坐标网格的变形进行无接触自动测量与分析，以减少工作量并提高测量的速度和精度．主要针对圆形坐标网格变形的立体视觉测量中的图像匹配技术进行了研究．在对网格图像进行特征提取与编码的基础上，实现网格单元的子域匹配，并通过对摄像位置进行预约束，建立起左右对应像素点纵向图像坐标间的约束关系，从而实现左右图像特征点的快速准确匹配方法．该方法程序实现简单，匹配结果可靠，无二义性，可推广应用于其他具有相似结构特征的三维图像的立体匹配中．     

新型液晶编码光栅立体视觉传感器

物体形面视觉测量中，为了获取更多且准确的图像对应信息，特别是立体像对的匹配信息，需要通过视觉传感器对测量图像进行调制．该文介绍了研究设计的新型液晶编码光栅形面测量视觉传感器，采用东福EDMl288液晶模块和光学投影照明系统，并且通过计算机通讯控制液晶编码，无机械运动，测量速度快，可得到大量三维测量点信息．实验验证，这种传感器可靠性高，可操作性强，且具有较高测量精度，三维测量点拟合平面的平均误差为0．103mm，可以实现物体的形面测量．     

影响立体图像舒适度的饱和度范围测定

针对立体成像领域的视觉舒适度问题,结合人眼视觉系统的特性定量研究了饱和度因素对观看双目立体图像舒适度的影响．采用三级步长逼近法,通过大量主观实验定义了双目立体图像舒适饱和度匹配图和舒适饱和度差异图,得到了立体图像饱和度匹配范围,并进一步验证了两图的普适性,根据两图判定立体图像是否舒适的准确率达到92％．实验结果能够为立体图像舒适度的主客观评价提供依据．     

从二维图象中恢复距离信息的体视匹配方法

利用双目立体视觉技术从二维图象中恢复三维距离信息是立体视觉研究中的一个重要研究方向，在双目立体视觉系统中，立体匹配部分是其核心部分。该文提出了一种基于边缘特征的立体匹配方法。该方法用边缘象素作为匹配基元，利用边皆的位置，差分强度和梯度方向属性，在核心线约束和视差连续性约束下，通过迭代运算实现了立体匹配，获得了较好的匹配效果，通过对匹配结果进行三维重建表明，该方法是有效可行的。     

离心式昆虫微力测试系统设计

基于猪笼草叶笼滑移区表面特殊结构与良好滑移功能仿生研制致灾农业昆虫捕集滑板过程中,需要测试昆虫在仿生原型及制备滑板表面的附着力、摩擦力等毫牛尺度微力。为满足毫牛尺度微力的测试需求,依据离心力原理设计研制了一种离心式昆虫微力测试系统。该系统主要包括测试平台及附属机构、调速电机及转速控制器、视频监控系统和能够实现各部件固定安装的机座等4部分。调试运行结果表明设计研制的离心式昆虫微力测试系统能够准确采集蚂蚁、甲虫、飞蛾等体型较小昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,精度可达0.1mN,能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对昆虫微力准确测试的需求。     

基于飞行计划集中处理的预战术航路飞行流量预测

为准确把握航路点流量变化趋势和缓解空中交通压力,提出了一种基于飞行计划集中处理的流量预测方法。首先,在预战术飞行流量管理阶段,通过飞行计划集中处理可得到的航空器飞行计划信息,根据各航班在起飞前提交的领航计划电报和全飞行剖面混杂模型来预测航空器的航迹;然后,通过预测出航空器过关键航路点的过点时间,并结合空域结构数据来获得主要航路点的流量预测值;最后,通过算例仿真的结果可以发现所提出的航路飞行流量预测方法能够很好的对关键航路点进行预测,并且方法是切实可行和有效的。     

基于核Fisher判别分析的粮虫特征压缩方法

针对粮仓害虫种类多、类别之间相似度比较高的特点,提出基于核Fisher判别分析的粮虫特征压缩方法.利用高斯径向基核函数,对特征选择后的10维原始数字特征进行核Fisher判别分析,即通过非线性变换将样本数据从输入空间映射到高维特征空间,然后在高维特征空间进行特征提取.从粮虫分类效果方面,将KFDA法与FDA法、PCA法和KPCA法3种方法进行了比较分析.应用KFDA法提取的前4个特征,由最近邻分类器对粮仓中常见的9类粮虫进行分类,验证集的识别率为93.33%.结果表明:KFDA法对粮虫特征的非线性比较敏感,在有效降低特征维数的同时,还提高了类别之间的可分性.     

Phylogenetic relationships of host insects of Cordyceps sinensis inferred from mitochondrial Cytochrome b sequences

This study used the sequence of the mitochondrial Cytochrome b (Cytb) to estimate phylogenetic relationships among host Hepialidae insects of Cordyceps sinensis. Genome DNA of host insect was extracted from the dead larva head part of 18 cordyceps populations and 2 species of Hepialus, and the Cytb fragment of host insect was amplified with PCR technique. The nucleotide sequence alignments and their homologous sequences of 24 species host Hepialidae insects of Cordyceps sinensis were obtained from GenBank and were used to construct phylogenetic trees based on neighbor-joining method. The results showed that genus Bipectilus diverged earlier than genus Hepialus and Hepialiscus. Hepialus host insects of Cordyceps sinensis have multitudinous species with different morphological characteristics and geographical distributions. The interspecific genetic differentiations are obvious in Hepialus. Thus, the genus Hepialus might be considered as polyphyletic origin. Cytb sequences have abundant variations among the host insects of Cordyceps sinensis on specific and generic level. The divergence rate of Cytb sequences among the species in Hepialus ranged from 0.23% to 9.24%, except that Hepialus pratensis and Hepialus jinshaensis have the same sequence. Cytb sequence can be used for species identification of host insects of Cordyceps sinensis, but further confirmation in more host insect species is needed. To obtain the Cytb sequence of host insect by amplifying DNA extracted from the head part of dead larva in cordyceps turns out to be an effective and accurate approach, which will be useful for studies on phylogeny and genetic structure of host insects of cordyceps populations, especially for analyzing relationships between C. sinensis and its host insects.     

Phylogenetic relationships of host insects of Cordyceps sinensis inferred from mitochondrial Cytochrome b sequences

This study used the sequence of the mitochondrial Cytochrome b(Cytb)to estimate phylogenetic relationships among host Hepialidae insects of Cordyceps sinensis.Genome DNA of host insect was extracted from the dead larva head part of 18 cordyceps populations and 2 species of Hepialus,and the Cytb fragment of host insect was amplified with PCR technique.The nucleotide sequence alignments and their homologous sequences of 24 species host Hepialidae insects of Cordyceps sinensis were obtained from GenBank and were used to construct phylogenetic trees based on neighbor-joining method.The results showed that genus Bipectilus diverged earlier than genus Hepialus and Hepialiscus.Hepialus host insects of Cordyceps sinensis have multitudinous species with different morphological characteristics and geographical distributions.The interspecific genetic differentiations are obvious in Hepialus.Thus,the genus Hepialus might be considered as polyphyletic origin.Cytb sequences have abundant variations among the host insects of Cordyceps sinensis on spe- cific and generic level.The divergence rate of Cytb sequences among the species in Hepialus ranged from 0.23% to 9.24%,except that Hepialus pratensis and Hepialus jinshaensis have the same sequence.Cytb sequence can be used for species identification of host insects of Cordyceps sinensis,but further confirmation in more host insect species is needed.To obtain the Cytb sequence of host insect by ampli- fying DNA extracted from the head part of dead larva in cordyceps turns out to be an effective and accurate approach,which will be useful for studies on phylogeny and genetic structure of host insects of cordyceps populations,especially for analyzing relationships between C. sinensis and its host insects.     

高温胁迫对植食性昆虫影响研究进展

昆虫作为变温动物类群,极易遭受高温胁迫的影响。研究高温胁迫对植食性昆虫的影响,可为气候变暖背景下农林害虫的种群动态监测及地理适生区预测提供重要理论依据。笔者从植食性昆虫个体、种间互作关系、种群及群落3个层面,综述了高温胁迫对植食性昆虫影响的国内外进展。研究发现,高温胁迫会对植食性昆虫个体的生长发育、繁殖及生理生化带来负面效应,但昆虫自身也会进化出一系列基于形态、行为及基因表达的热胁迫响应机制。高温胁迫对寄主植物、天敌、共生微生物的影响也能够通过种间互作传递给植食性昆虫,并导致寄主植物-植食性昆虫-天敌3级营养关系发生变化。同时,高温胁迫还能通过影响昆虫个体及种间关系,间接影响昆虫的种群动态、种群多样性及其生态功能,并可能导致植食性昆虫的种群大爆发或衰退。最后,笔者认为此领域未来研究方向为:在个体层面上,应优化高温胁迫处理方式并综合考虑干旱和降水等环境因子,开展农林害虫种群的长期野外监测,应注重高温胁迫对昆虫参与生长发育繁殖功能基因的影响;在种间关系层面上,应关注高温胁迫对昆虫关联的复杂多样的食物网及互作体系的影响;此外,应结合高温胁迫对不同昆虫种类自身生理特性和行为模式的影响,阐明温度升高对昆虫群落的影响。     

基于动态信息的过渡过程辨识方法

提出了一种基于动态信息的过渡过程识别方法.给出了过渡过程的具体定义,描述了过渡过程相对于稳态过程的独特性质.考虑到多工况过程存在较强的动态特性,引入动态交互信息概念,运用动态交互信息的方法,可以较好地反映过渡过程与稳态工况之间的差异.通过算例和TE(Tennessee Eastman)过程仿真平台对算法进行验证的结果表明,所提出的方法相对于传统方法在过渡过程识别和监控中取得了更好的效果.     

考虑观测次数的无人机交通巡视时空网络模型

针对传统道路信息检测方式不能获得实时连续的道路信息的问题,提出使用无人机进行路网巡视的方法。通过时空路网建立多机飞行路径优化模型,解决无人机的路径优化问题。模型可分别以完成所有任务条件下最小化所有飞机总飞行时间或最小化单机的最长飞行时间为优化目标,不仅利用时空网络技术细致刻画了无人机在巡视过程中的飞行轨迹,将动态路径规划转化为静态路径规划,而且还加入了对重点路段多次巡视和多次巡视的时间间隔约束。对某一案例进行分析的结果表明,与不考虑巡视次数的路径规划相比,无人机的总飞行时间和单机飞行时间分别增加15.87%和15.15%,即可完成对2条重要路段巡视3次的任务目标。算例分析表明,优化后的巡视路径更加切合实际需要。     

军用飞机斤斗类飞行轨迹最优化方法

针对军用飞机斤斗类飞行过程,以半滚倒转和半斤斗翻转为例,建立机动飞行计算模型。根据最小机动速度设置改出速度约束条件,将斤斗类机动平均分段,利用神经网络的拟合功能,得到动作改出速度和操纵条件之间的非线性关系。利用遗传算法的全局寻优功能,结合神经网络得到的权重和偏置结果,探索机动过程中边界飞行性能最大的法向过载选取方法。仿真结果表明,与相关手册中给出的常规操纵方法相比,利用遗传算法优化后得到的过载控制规律飞行,可以使飞机具有更大的高度-速度范围,同时,比直接将遗传算法和数值积分相结合具有更快的计算速度。提出的方法也可以用于其他机型斤斗类飞行轨迹的最优化设计中。研究结果具有一定的实用价值。     

基于虚拟仪器Labwindows/CVI的拉压式微力测试系统设计

致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中需要测试昆虫附着系统在材料表面产生的附着力、摩擦力、剪切力等,为满足对毫牛尺度微力的测试需求,研制了拉压式微力测试系统。该系统硬件部分包括测力传感器、配合测力传感器实现微力测试功能的机械机构、传感器输出信号调理模块与能够完成A/D转换的数据采集卡,基于虚拟仪器Labwindows/CVI编写了系统的数据处理与界面显示程序。调试运行结果表明设计的拉压式微力测试系统能够准确采集昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,并能在显示界面实时、直观地显示,以及能够实现昆虫微力轨迹图和数据组的保存。拉压式微力测试系统的测试精度可达0.1mN,测试量程范围最大为3.0N,完全能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对毫牛尺度微力的测试需求。