基于正交柱面成像的空间物体位姿精密测量

针对航空、航天等领域大型装备组装对接过程中的大尺度空间物体实时的位姿测量需求,对现有基于面阵成像器件摄影测量系统的二维测角功能进行分解与重构,提出一种基于正交柱面成像的位姿测量新方法。该方法充分发挥线阵CCD器件一维角度分辨率高、采集速度快、处理简便等优势,以正交柱面成像光路简化了相机结构,并采用非参数标定方法校正了柱面成像畸变。针对空间物体姿态测量的坐标同步问题,研究了基于扩展卡尔曼预测的实时识别跟踪方法,实现了多个目标并行测量,并通过基于Rodrigues参数的姿态解算模型实现了实时姿态测量。实验结果表明,该测量方法得到的空间点三维坐标测量精度优于0.5mm,空间物体姿态解算在偏航、横滚、俯仰三个方向的最大测量误差分别为0.20°,0.12°,0.23°,具有较高的姿态测量精度。     

大尺度阻隔空间姿态组合测量方法研究北大核心CSCD

针对大尺度空间姿态测量中因空间阻隔导致目标特征点遮挡的问题,提出了一种基于多传感器组合的姿态测量方法。通过数字水准仪与姿态探针实现被测特征点的单坐标基准测量,由特征点的水平高差和已知几何约束关系解算得到目标初始姿态值。在此基础上标定高精度倾角传感器与被测目标之间的姿态旋转矩阵,基于坐标变换理论可由传感器输出实时解算目标姿态。实验结果表明:在10 m范围内,姿态测量相对精度优于0.0015°,重复性测量误差小于0.0004°,适用于大尺度阻隔空间姿态的精密实时测量。     

基于Hough与改进局部Radon变换的多目标姿态提取

针对大视场、小目标、多目标特点下基于数字图像的飞行目标姿态判读任务,选用顶帽运算抑制背景.提取目标骨骼,利用改进Radon坐标系计算极限角分辨率.通过在传统Hough变换后加上一次改进局部Radon变换的方法提取多目标姿态参量,解决了线段位置检测问题,同时消除了小目标、多目标情况下,单纯使用Hough变换处理时产生的误判现象.提出一种变步长快速游标尺度逼近算法,在目标尺度提取上获取了较高的判读准确度.     

基于Hough与改进局部Radon变换的多目标姿态提取

针对大视场、小目标、多目标特点下基于数字图像的飞行目标姿态判读任务,选用顶帽运算抑制背景.提取目标骨骼,利用改进Radon坐标系计算极限角分辨率.通过在传统Hough变换后加上一次改进局部Radon变换的方法提取多目标姿态参量,解决了线段位置检测问题,同时消除了小目标、多目标情况下,单纯使用Hough变换处理时产生的误判现象.提出一种变步长快速游标尺度逼近算法,在目标尺度提取上获取了较高的判读准确度.     

惯量椭圆法在单站光测目标三维姿态测量中的应用

对于从单站获得的目标图像进行轨迹及姿态的精确判读的问题,提出了一种新方法,即通过对图像中分割出来的目标图像,计算其惯量椭圆,并根据该惯量椭圆推算出目标的空间姿态角.这种方法充分利用了单站获得的二维目标图像的几何信息,并对目标图形的细节程度要求不高,适用于各种轴对称目标.在用vc++实现了该方法后对几组试验图片进行了判读,并对实验结果做了对比分析后表明：方法准确度较高,结果稳定.     

靶场目标三维姿态测量结果自动修正方法

中轴线法是靶场试验中常用的目标三维姿态测量方法,但该方法求出的俯仰角和偏航角所描述的目标姿态可能与目标实际情况相异,必须进行人工修正。提出一种自动对姿态判读结果进行修正的方法,将目标共线方程与中轴线方程联立求解,可快速地求出角度修正量。实验证明该方法可对中轴线法求解结果进行自动修正,得到正确的目标三维姿态角,提高了姿态判读的速度和可靠性。     

新型高速视频图像记录判读系统

介绍了新型高速视频图像记录判读系统的特点、组成和功能,并采用了一种改进的自动判读方法.该系统利用集成在高速CMOS摄像机上的存储器记录数字视频序列图像,并利用高速接口下载到计算机移动硬盘或可读写光盘上,以供事后使用判读软件对记录的图像进行分析处理.运用数学形态学图像处理方法滤除二值图像的噪声,较好地实现了清晰提取目标边界的目的.针对自动判读与半自动判读的不同要求,采用不同的细分技术.在现有分辨率的情况下,达到对目标边缘亚像元级定位的目的,显著提高测量准确度.对其他类似系统的研制有一定的借鉴作用.     

空中点目标机动模式的双色比特征空间特性及辨识

为了根据光谱特征维度对点目标机动模式进行辨识,建立了点目标机动模式与光谱信号的映射关系,研究了目标机动过程中观测方向点目标的多光谱辐射特性。提取多光谱辐射信号特征,构建了双色比特征空间模型。利用高斯混合模型的聚类方法,深入分析了双色比特征空间的迁移和可分性特性,得到了点目标不同机动模式特征子空间迁移矢量和相邻矢量夹角余弦的变化规律,并得到特征子空间可分的最小姿态角变化量Δα=6.25°,可分距离阈值Dth=2.6,这为辨识点目标机动模式提供了依据。根据双色比特征子空间的特性,提出了基于时序特征子空间的点目标机动模式辨识方法,仿真验证结果表明,该方法简单可行,对点目标的机动模式辨识具有较高的灵敏性和可分性,这对获取超视距作战环境中点目标的机动信息具有重大意义。     

一种点阵码的自动识别方法

对电影经纬仪和高速摄影机所拍摄胶片的阵列码点分布形式进行了分析，建立了基于点间描述和点描述的模型。介绍了一种码点自动识别简便算法，基于所建立点描述模型．采用对比度和空间判据对阵列码点进行识别．讨论了判据中可变参数调整对各种码点缺陷的适应性。针对拍摄条件恶劣和冲洗存放不当导致的成像劣化胶片．可用该方法完成准确判读。与经典的阈值方法作以比较．发现该方法有很好的判读适应性．且不易产生误漏判．误帧率小于1／1000。     

基于光束向量的空间运动目标姿态测量

为了实现空间运动目标姿态参数的高精度测量,采用一种基于光束向量的姿态参数测量系统.该系统在运动目标上安装直线光束作为合作目标,利用高速摄像机记录光束投影光斑在接收平面上的位置.基于平面单应性原理,通过光斑接收平面上9个原始特征点构造柔性标定靶标,实现高速摄像机的高精度标定.进而根据摄像机标定结果获得光束在世界坐标系中的方向向量,而光束在目标体坐标系中的方向向量可根据其安装位置获得.然后,根据光束在世界坐标系和目标体坐标系中的方向向量实现对目标姿态参数的高精度求解.实验结果表明,本文测量系统满足姿态参数测量误差小于1′(1σ)的要求,能够实现对空间运动目标姿态参数的高精度测量.     

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。     

A new multi-spectral feature level image fusion method for human interpretation

Various different methods to perform multi-spectral image fusion have been suggested, mostly on the pixel level. However, the jury is still out on the benefits of a fused image compared to its source images. We present here a new multi-spectral image fusion method, multi-spectral segmentation fusion (MSSF), which uses a feature level processing paradigm. To test our method, we compared human observer performance in a three-task experiment using MSSF against two established methods: averaging and principle components analysis (PCA), and against its two source bands, visible and infrared. The three tasks that we studied were: (1) simple target detection, (2) spatial orientation, and (3) camouflaged target detection. MSSF proved superior to the other fusion methods in all three tests; MSSF also outperformed the source images in the spatial orientation and camouflaged target detection tasks. Based on these findings, current speculation about the circumstances in which multi-spectral image fusion in general and specific fusion methods in particular would be superior to using the original image sources can be further addressed.     

大型Schmidt望远镜光学系统调整方法

安装于紫金山天文台盱眙观测站用以观测近地天体的大型Schmidt望远镜,采用了平场Schmidt光学系统,改正镜通光口径为1m,球面反射镜口径为1.2m,焦距为1.8m,接收器用了4K×4K的高灵敏度CCD。本文叙述了该仪器光轴调整的方法及调整后观测获得的初步结果。叙述了望远镜光轴校正方法、校正结果、CCD靶面的调整及望远镜极轴高度、方位的调整及相应的照片。经实际观测的结果是:露光1s可拍到18等星;露光4s可拍到19.3等星;露光20s可拍摄到21.2等星。     

CBERS-02B星HR相机内方位元的在轨标定方法

遥感相机内方位元素的在轨标定对遥感图像的定位和测量具有重要意义.利用线阵推扫传感器构像模型,提出了一种对CBERS-02B星HR相机内方位元素进行在轨标定的方法.该方法以内方位元素和姿态角为未知参数,建立地面控制点和相应像点的共线方程组,通过解算共线方程组获得内方位元素.实验证明,用该方法对内方位元素进行在轨标定,具有...     

基于多通道Gabor滤波器的高鲁棒灰度图像目标识别新方法

提出了一种针对低质量的灰度图像的基于多通道Gabor小波滤波器的高鲁棒目标识别新方法。主要是利用Gabor小波设计了滤波器,滤波器的中心频率是一个从低到高的范围。滤波器采用不同方向、不同尺度,从而组成多通道滤波器。对灰度图像直接进行小波变换,用Gabor小波变换系数的模的平均值和其标准方差来表示抽取的灰度图像目标的特征,并对获得的小波特征归一化后输入到改进的BP神经网络分类器中进行分类识别。对四种不同的飞机灰度图像目标进行了分类识别仿真实验。结果表明,这种特征提取方法能有效地提取灰度图像目标纹理特征,并且对噪音和形状的变化具有强鲁棒性。在应用灰度图像对目标进行识别时,神经网络的训练时间减少到10min,识别率达到94%。     

基于影像-位置序图的光学测姿方法

针对空中飞行目标姿态测量问题,提出一种新的光学测姿实现方法,对光学多站测姿实施复杂、单站测姿成像要求高等问题进行改进。该方法充分利用了目标飞行连续影像信息和相应的外弹道位置数据,首先通过目标位置数据确定目标轴线向量起点,根据轴线向量终点的约束方程确定向量终点;然后通过偏航角、俯仰角与轴线向量起点、终点的关系,解算目标姿态角;最后通过姿态连续变化的先验信息,确定解算结果的唯一值。仿真计算和精度分析表明,可实现测姿误差总体小于1,表明提出的方法兼顾了便捷性和测量精度,具有较高工程应用价值。     

基于单站地基望远镜的空间目标姿态估计方法

为实现从单站光测图像中估计出已知3D模型的空间目标姿态,利用Vega Prime提出了一种采用仿真图像进行相关度局部最优搜索的姿态估计方法,该方法无需建立2D-3D特征投影关系和大量的模型匹配库。首先,对输入图像进行图像预处理,获得目标原始图像。然后,利用Vega Prime加载目标3D模型生成仿真匹配图像,并进行图像预处理获得目标匹配图像,计算两幅图像相关度。最后,更新3D目标模型姿态,直至仿真匹配图像与目标原始图像的相关度值取得局部最优,输出目标模型姿态。仿真实验结果表明,采用本文所提方法的观测仿真图像姿态平均估计误差为3.85°,仿真原图可实现姿态准确估计,表明该方法是一种空间目标姿态估计的有效方法。     

用黑斑的椭圆性质在二值化图像中探测眼睛

在人脸探测过程中 ,双眼的探测非常重要 ,这是因为人的眼睛是人脸上最容易探测到的特征部位。通过双眼探测还可以对人脸进行定位 ,使人脸的尺寸归一化。探讨了一种基于二值化图像中黑斑几何形状分析的双眼探测方法。因为人眼的形状比较接近椭圆 ,故在研究黑斑的几何性质时 ,重点研究黑斑的椭圆性质。所谓黑斑的椭圆性质是指按照黑斑的面积和二阶矩计算出的椭圆参数。椭圆的主要参数有椭圆的面积、质心、长短轴的长度和方向角 (椭圆长轴与水平方向的夹角 )。为了描述黑斑与椭圆的近似程度 ,定义了椭圆硬度的概念。根据眼睛黑斑椭圆参数的测试数据建立了探测眼睛的数学模型 ,并给出了根据此模型得到的双眼探测的实验结果     

Spontaneous emission by two atoms with different resonance frequencies near a metal surface. II

The quantum-mechanical image method is extended to consider the interaction between the electromagnetic radiation and two different atoms with their electronic transition dipoles oriented in arbitrary directions near a perfectly conducting metal surface. The atom-atom and atom-surface separations are assumed to be smaller than the corresponding mean resonance wavelength. A general form of atom-image correlation state is constructed for the arbitrarily oriented atomic dipole and its physical interpretation is given. Based on this generalized formulation, the total emission rate is calculated for the diatomic system in several experimentally preparable initial states, whose initial emission rates are found to be dependent on the orientation of the emitting dipoles. These peculiar emission pattern can be accounted for by the dependence of the phase relations between the constituent terms of the diatomic states on the dipole orientation. Detailed examination in this regard is addressed, as an example, to the antisymmetric diatomic state.