基于天顶观测的光学系统精确标定方法

针对光学系统在实际应用中与载体坐标系协调的问题,将光学系统基准面放置于站心地平坐标系水平面上并摄取星图,对星图处理获取星像坐标,应用天体自动辨识技术和恒星视位置计算技术得到对应天体的赤道坐标,以天顶点为原点建立天球切平面基准坐标系,把星体赤道坐标转化为所对应的基准坐标,利用天顶点切平面与站心地平坐标系的对应关系,将天体基准坐标转换为站心像平面坐标,建立星体站心像平面坐标与星图像平面坐标的标定方程,解算光学系统综合标定参数。实验结果表明:标定精度达到角秒量级,实现光学系统像平面坐标系到载体坐标系的高精度转换。     

高功率激光装置打靶精度测试技术

 多路激光打靶精度在惯性约束聚变实验中起着至关重要的作用,提出了基于X光针孔相机的激光打靶精度测试方法。根据显微镜读取的靶平面坐标系的靶孔中心坐标及打多孔靶后X光针孔相机所记录的靶孔中心坐标,建立靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系;通过打焦斑靶,建立焦斑模板,采用套模板的方法,读取X光针孔相机坐标系中焦斑中心坐标;由靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系,求出靶平面坐标系中焦斑中心坐标,计算得到激光打靶精度,分析打靶精度测试结果的不确定度,从而给出多路激光打靶精度测量技术和方法。     

自由度冗余蛇形臂机器人手眼标定研究

针对自由度冗余蛇形臂机器人的手眼标定问题,提出一种不依赖蛇形臂机构运动参数求解视觉系统与末端法兰盘手眼关系的方法;借助外部辅助双目相机系统,通过构造外部相机、末端法兰盘、视觉导航相机三者坐标系的闭环转换得到待求手眼关系;首先根据立体视觉原理得到标志点在对应相机坐标系下的3D坐标;然后利用四元数法分别求得外部相机坐标系与法兰盘坐标系、外部相机坐标系与视觉导航相机坐标系间的转换关系;最后构建坐标系转换关系闭环求得手眼关系;实验结果表明,该标定法避免了蛇形臂自由度冗余导致运动控制精度差带来的干扰,标定精度满足设计要求。     

椭球坐标系的航迹模拟

建立了基于椭球坐标系下的目标运动模型,并根据实际情况进行加噪和坐标转换,对飞行目标的航迹进行了模拟。实例表明,该模型设计正确、合理,能充分的考虑到球形坐标的特性,与实际飞行情况比较吻合。     

基于单目视觉的中医诊疗机械手三维坐标定位和变换方法

为了在按摩、针灸等中医相关诊疗过程中,高效率定位中医按诊所需腧穴.结合单目视觉标定与定位原理,提出了一种基于三维坐标系之间转换矩阵求取的中医诊疗机械手坐标定位和转换方法.通过进行相机标定得到相机内参数并建立相机三维世界坐标系,再基于可粘贴于机械手任意固定位置的自定义标签图像建立相机三维世界坐标系与机械手坐标系的转换关系...     

车载红外告警系统中目标航迹管理及DSP实现

介绍了车载红外告警系统中多目标的航迹建立及目标从图像坐标到载体坐标的转换方法。系统在方位360°视场内均匀布置了6个红外传感器，天顶方向布置1个红外传感器，形成360°全半球视场。每个传感器对应1个目标检测板，系统设计有1个系统控制板，用于对目标进行坐标转换、航迹管理以及向各个检测板发送控制命令。当目标检测板完成目标检测后，便向控制板发送7个传感器中的目标信息，控制板对目标进行坐标转换使之统一于载体坐标系，在载体坐标系建立目标航迹并对航迹进行预测管理，最后通过串口向上位机输出目标在载体坐标系的位置信息并报警。实验证明，转换后的目标位置完全正确，且误差小于1°，满足系统指标要求。     

对气象常用坐标系中位涡形式的探讨

气象常用垂直坐标系中的位涡方程及位涡形式是位涡理论及位涡诊断技术的基础.本文依据坐标转换的观点,分别用两种不同的方法推导出等压坐标和等熵坐标中的位涡方程及相应的位涡表达式.一是从三维矢量运动方程出发,由三维涡度方程、连续方程和热力学方程推导位涡方程;二是直接从等压坐标和等熵坐标中的标量运动方程组出发推导位涡方程.结果表明,用两种方法所得到的等压坐标中的位涡方程和位涡表达式形式有所不同,而等熵坐标中用两种方法所得到的位涡方程和位涡形式相同.对垂直坐标系的物理本质分析表明,采用第一种方法时尽管矢量运动方程中的 关键词： 位涡 坐标转换 等压坐标 等熵坐标     

机载光电系统的地面多目标定位算法

传统的单目标地理定位方法无法适应现代战场态势实时多变、目标数量多的情况。为了提高目标定位效率,在单目标地理定位的基础上,给出一种适用于机载光电侦察系统的半主动多目标定位算法。通过建立初始东北天坐标系、飞机东北天坐标系、飞机机轴坐标系、光电稳瞄坐标系和多目标投影坐标系,同时结合目标相对方位、俯仰角度,得到了一系列欧拉角坐标转换公式,可以同时计算出多个地面目标的经纬度。计算机仿真结果表明:该算法能够对同一视场内的多个目标同时进行定位,即具有多目标定位功能。由于像素偏差增加了坐标转换累积误差,次目标定位精度略低于主目标定位精度。     

平行光路稳像计算机模拟显示的算法分析

本文以转动与坐标转换关系为基础，利用点、矢量在空间坐标系中移动或者转动的作用矩阵，不仅解决了点、矢量在两个空间坐标系之间的转换，而且提出了在平行光路中点、矢量在动坐标系中的运动转换到静坐标系中去的方案，并推导了相应的公式。此外，还介绍了在稳像过程中稳像所须补偿角大小的确定方法，为平行光路稳像ＣＡＩ（计算机模拟显示）提供了必要的算法。     

斜置偶极子场强具体表达式的另一种求法

基于电偶极子场强的矢量表达式,应用坐标系转换关系,推导出斜置电偶极子场强在笛卡尔坐标系、球面坐标系和柱面坐标系中的具体表达式。     

大尺寸工件视觉测量中的图像拼接方法

为提高大尺寸工件机器视觉测量精度,提出一种基于坐标变换的图像拼接方法,并给出该坐标变换方法的解算模型及求解方法,分析了局部测量误差、重叠区域公共点个数等对坐标变换精度的影响,得到了最佳拼接条件,并通过实验对其进行了验证。实验结果表明,该方法简单易行、结果可靠,对存在平移、旋转以及尺度缩放的图像都具有良好的效果,能有效地解决采用机器视觉进行大尺寸工件精确测量时的坐标归一化问题。     

Propagation properties of Bessel and Bessel-Gaussian beams in a fractional Fourier transform optical system

The properties of Bessel-Gaussian beams (BGBs) and Bessel beams (BBs) propagating through a fractional Fourier transform (FRT) optical system have been investigated. The analytical transformation formulae for BBs and BGBs propagation through a FRT optical system are derived based on definition of the FRT in the cylindrical coordinate system. By using the derived formula, numerical examples are illustrated.     

Rotation- and size-invariant object identification system using the liquid crystal on silicon device

We propose a shape discrimination technique using the optical matched spatial filter, which gives an identical result against randomly scattered objects of the same shape but different rotation and scale change. The main idea in this study is to apply optical coordinate transformation, which transforms rotation and scale change including a linear shift into translation, not to the objects themselves but to their Fourier spectra. Thus, rotation and scale change as well as the linear shift can be processed with the same optical matched spatial filter. In addition, we built a two-wavelength system for simultaneous processing of the optical matched spatial filter and optical coordinate transformation. In this system, both Fourier transform and the coordinate transformation were implemented merely by displaying computer-generated holograms (CGH) on the liquid crystal on silicon (LCOS) devices, resulting in a compact lensless system.     

机载光电系统的目标定位研究

为了解决光电系统的目标定位问题,提出了一种机载光电系统的自主定位方法.利用齐次坐标变换方法推导了机载光电目标从光电平台极坐标系到WGS-84大地坐标系的转换方程;采用工程实例进行了机载光电系统的目标定位误差分析.分析结果表明,该方法可以减小定位误差,获得较高的定位精度,满足对海上或陆上目标定位的需求.该方法实现简单,具...     

Proper-Time Relativistic Dynamics and the Fushchych-Shtelen Transformation

Abstract

We report on a new formulation of classical relativistic Hamiltonian mechanics which is based on a proper-time implementation of special relativity using a transformation from observer proper-time, which is not invariant, to system proper-time which is a canonical contact transformation on extended phase-space. This approach does not require the use of time as a fourth coordinate and so we prove that it satisfies the two postulates of special relativity. In the free particle case, our transformation theory generates a Poincaré group which fixes time (system proper-time). We prove that the Fushchych-Shtelen transformation is an element of our group, which fixes time for Maxwell’s equations. In the interaction case, our transformation theory allows us to avoid the no-interaction theorem. We show that the Santilli Isotopes appear naturally when interaction is turned on.     

光笔式单目视觉测量系统的关键技术

为了对机械加工部件进行高精度、大尺寸、三维立体空间的现场实时测量,建立了光笔式单目视觉测量系统。对该系统中的新型光笔工艺、算法转换模型、摄像机焦距的优化、光笔笔尖位置的标定进行了研究。首先提出了一种利用光刻工艺设计制作的新型光笔,其次,基于近景摄影测量学中的单像空间后方交会原理,建立了一种新的光笔坐标系与摄像机坐标系之间的转换模型,通过最小二乘平差法循环迭代求解最优的单像空间外方位元素,从而确定了转换模型基本参数。最后,分析了摄像机焦距对光笔式单目视觉测量系统结果的影响,并提出了一种确定相对准确焦距和光笔测头在光笔坐标系下的位置的方法。实验结果表明：摄像机坐标系下x轴、y轴、z轴方向的稳定性误差分别为0.042、0.048、0.066 mm;测量最大误差为0.173 mm,较大程度上满足了光笔式单目测量系统稳定性强和精度高的要求。     

基于坐标转换的数字天顶仪定向方法

为了提高仪器的工作效率,在数字天顶仪定位的基础上开展了定向方法的研究,构建了识别星点的坐标转换模型.从坐标转换模型出发,分析了仪器倾斜及光轴倾斜等因素对恒星像点图像坐标的影响,研究了焦距值及光轴指向的天文坐标对恒星理论坐标的影响,并在坐标转换的基础上建立了定向模型.试验结果表明,单组星图的定向精度均在5″以内,定向精度较高,能够满足实际条件下对定向精度的要求.     

机载光电平台目标交会定位

根据直线交会测量原理,构建了机载光电平台目标定位数学模型。首先建立5个坐标系,确定了坐标系之间的变换关系,在地心直角坐标系下,根据光电平台观测目标的方位和俯仰角度参数,结合飞机的位置和姿态测量参数,通过坐标变换确定从光电平台到目标之间的观测直线方程。选择一组目标观测直线建立目标交会测量目标函数,根据最小二乘原理,建立关于直线交会点坐标的线性方程组。解出直线交会点的三维坐标并根据从地心直角坐标系到大地地理坐标系的变换关系,计算目标的大地经纬度和高程坐标,通过样本数据进行交会定位精度实验。实验结果表明,本文方法定位结果和实际测量数据接近,经度误差为0.65",纬度误差为0.82",高程误差为5 m,验证了本文方法的准确性。本文方法有效可行,对机载光电平台目标定位具有实用价值。     

Three-dimensional thermal illusion devices with arbitrary shape

Since the concept of invisible cloak was proposed by Pendry and Leonhardt in 2006, many researchers have applied the theory of coordinate transformation to thermodynamics and overcome the complexity of inhomogeneous and anisotropic of material parameters. However, only two-dimensional(2 D) thermal illusion devices are researched recently. According to this situation, our study focuses on three-dimensional(3 D) thermal illusion devices including shrinker(or invisible cloak),concentrator, amplifier, reshaper, and rotator with arbitrary shape in a general way. In this paper, the corresponding material parameters of thermal illusion devices mentioned above are derived based on the theory of transformation thermodynamics and the simulated results agree well with the theoretical derivations. In addition, the conventional invisible cloak just controls the temperature gradient rather than the temperature value which is more concerned in physical applications. Here,we find that the temperature value of the cloaked object can be controlled by adjusting the location of the original point of the coordinate system.