基于多速率交互式多模型的快速光电跟踪算法

针对交互式多模型粒子滤波算法运算量大的问题,提出了一种基于多速率跟踪思想的交互式多模型算法.该算法根据各模型假定的机动性,采用不同的数据更新速率,实现了模式空间和测量空间的混合滤波.同时,多模型综合选配了不同的滤波算法,其中,弱机动模型匹配卡尔曼滤波器,强机动模型匹配粒子滤波器.仿真结果表明,与传统的交互式多模型粒子滤波算法相比,本文算法在保证滤波精度的基础上,具有较低的计算复杂度,降低了约38.9%,能够有效地改善光电目标跟踪系统的可靠性和实时性.     

基于非线性扩散滤波的双目视觉跟踪与测量研究实现

针对双目视觉跟踪与测量技术的研究主要集中在缩短时间,精确性问题考虑不够充分。结合KAZE特征提取算法,利用卡尔曼预测对目标进行跟踪,提出一种基于图像匹配的双目视觉跟踪与测量算法。将KAZE特征提取算法和SIFT、SURF等算法进行仿真对比,结果表明KAZE算法具有更加出色的匹配率,而跟踪速度相当。运用KAZE算法与卡尔曼预测跟踪技术实现了基于Visual Studio环境下的双目视觉测量与跟踪系统,测试结果表明,该系统可进行有效的高精度测量。     

靶场光测多站图像多目标判读技术

靶场光测图像处理的一个突出难题是如何分辨图像上出现的大量小目标。利用单站序列图像上目标的运动关联、目标在多站图像上像点之间的对极几何约束关系,提出了靶场多站图像多目标判读的新技术,采用单站序列图像目标卡尔曼运动轨迹预测及跟踪识别技术,以及多站图像对极几何约束同名目标匹配技术,突破了传统方法仅进行单站图像判读的局限。仿真结果证明其能有效解决多站、多目标的判读问题,已成功应用于我们研制的多套靶场图像判读系统中。     

基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波的纯方位目标运动分析方法

针对纯方位目标跟踪系统中模型状态简化、系统噪声统计特性未知、目标初始距离信息不准确导致的滤波收敛时间长和滤波精度不高的问题,以自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)跟踪水下动态目标为例,提出了一种基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波器(Strong Tracking Square Root Cubature Kalman Filter, STFSRCKF)的纯方位目标运动分析算法。该算法在滤波过程中,利用平方根容积卡尔曼滤波器(Square Root Cubature Kalman Filter, SRCKF)完成预测更新,对于SRCKF中的每个容积点采用强跟踪滤波器(Strong Tracking Filter, STF)进行更新,设计滤波增益以抑制噪声对系统状态估计的影响,有效提高了滤波的数值稳定性,减小了状态估计误差。通过仿真分析,比较了扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter, EKF)、无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter, UKF)、平方根容积卡尔曼滤波器(Square-Root Cubature Kalman Filter, SRCKF)、STFSRCKF的算法性能,实验表明所提算法具有跟踪速度快,精度高等优点。     

基于模糊技术的非线性系统目标跟踪融合算法

提出了一种基于模糊技术的非线性系统中多传感器目标跟踪融合算法.在基于卡尔曼滤波器的分布式融合算法中,利用模糊技术中的决策距离思想,对实时跟踪目标的多传感器进行动态分组,以获得在非线性系统中目标跟踪的最佳融合数据精度.仿真结果证明,该算法是一种有效的分布式融合算法.     

基于UKF的多用户混沌通信

为克服信道噪声、系统参数误配及多用户干扰对混沌通信系统的影响,本文组合不同的状态空间模型并结合盲提取算法,提出了一种双无先导卡尔曼滤波器 (dual unscented Kalman filter, DUKF),以实现多用户的混沌通信.仿真结果表明,在多输入多输出信道的多用户通信环境下,该算法有较快的收敛速度,并能有效地实现多用户的混沌通信. 关键词： 混沌通信 多输入多输出 双无先导卡尔曼滤波器 盲提取     

基于VI-SLAM的四旋翼自主飞行与三维稠密重构

提出全自主的微型飞行器,使用板载传感器实现三维的同时定位与稠密重构。在ORB-SLAM系统的基础上,基于扩展卡尔曼滤波器实现了视觉-惯导的传感器融合,提高了系统的稳健性和精度以满足微型飞行器自主飞行的要求。由于ORB-SLAM系统创建的稀疏的特征地图不能用于微型飞行器的避障和导航,使用双目摄像机提出了改进的构建地图的方法,由稀疏特征点地图扩展为稠密的八叉树地图。通过EuRoC数据集进行评估,可以验证本文算法较基于关键帧的视觉-惯导算法平均精度提升了1倍。将本文算法应用于所搭建的四旋翼自主飞行平台,仅依靠板载传感器和处理器,实现了全自主飞行与稠密地图构建,验证了本文算法的有效性和稳健性。     

基于多源系统融合的结构形态感知技术

针对薄壁结构零件在装配过程中由于装配状态变化存在的装配受力变形问题，结合数字孪生发展背景，提出一种激光跟踪、视觉测量、光纤监测多源系统融合的结构形态感知技术。首先，建立多源系统多站位坐标统一模型，实现坐标基准统一；其次，建立异构数据融合模型，完成光纤监测波长与空间点坐标异构数据统一，基于高斯过程实现多源数据融合，预测变形点云，实现产品结构形态感知；最后，以蒙皮薄壁结构为例，模拟装配变形实验。结果表明，融合方法所感知数据更好地反应实际变形，其平均相对误差为4.66%，绝对误差保持在0.016 mm。多源异构数据融合基于实测数据预测形变点云，可实现结构实时变形监测，从而简化视觉测量方式，提高了曲面信息保真度，为动态孪生模型构建提供新思路。     

多摄像机系统位姿估计的广义正交迭代算法

目前,多摄像机系统的位姿估计还缺乏系统的方法,它通常通过求解透视n点问题或者求解使两组3D点集之间平方和误差最小的刚体变换来解决,这些方法都有局限性.正交迭代算法是基于点特征的单目视觉算法,快速且全局收敛,是目前性能最优的实时位姿估计算法之一,被广泛应用.提出了一种广义正交迭代算法把所有摄像机获取的全部图像作为整体计算得到相对位姿参数,是通用的多目视觉位姿估计算法.算法先把所有摄像机数据进行统一表达,再把所有摄像机观测到的全部特征点的目标空间共线性误差平方和作为误差函数,最后经数学推导得到使该误差函数最小化的迭代求解过程.实验结果验证了算法的有效性以及在多摄像机系统位姿估计中的优越性.     

基于单目视觉的虚拟鼠标方法

自然的交互方式有利于提高增强现实系统的真实感和沉浸感,是增强现实技术的重要研究内容。针对这一问题,提出一种基于单目视觉的虚拟鼠标实现方法,只需要使用单个摄像头,即可对裸手手势进行识别进而模拟真实鼠标动作,最后基于该方法开发了基于单目视觉的虚拟鼠标系统。首先,根据色度信息,分割手部肤色区域;然后,基于指尖的形态学特征识别指尖点,并过滤以排除误检点;最后根据指尖点及其坐标控制光标模拟鼠标动作。实验结果表明,该系统设备简单、精度较高,完全可以实现各种鼠标动作的模拟。     

一种适用于玻璃生产线的瑕疵检测算法

以一个基于线阵CCD的玻璃生产线检测系统为硬件平台,重点研究了玻璃瑕疵的检测算法。首先提出了卡尔曼滤波器跟踪背景光强变化的方法,利用瑕疵在时间轴上造成的灰度突变来识别瑕疵的到来与结束,然后通过形态学的方法对瑕疵点的坐标进行定位,最后将玻璃瑕疵的位置坐标及其图像送至上位计算机进行分类处理。本文的算法已经固化于FPGA构成的实时处理系统中,实现了精度高达0.1mm的玻璃瑕疵实时检测。     

一种提高共聚焦显微镜信噪比算法的研究

基于共焦显微镜的成像特点,建立了Kalman滤波算法的理论模型,把Kalman滤波方法引入到系统中,提出一种基于图像像素的Kalman滤波算法,并实现了实时化的Kalman滤波器。实验结果表明:该算法能够有效地提高共焦显微镜信噪比,但是以牺牲时间为代价,提高系统分辨率的根本方法还是要着重考虑优化成像系统光路和探测电路。     

基于计算机视觉的平视显示器视差测量方法的研究

针对平视显示器的视差测量要求,在分析各种传统检测方法的基础上,提出了一种利用CCD和数字图像处理技术相结合的基于计算机视觉的视差自动测量方法。详细论述了该方法的测量原理,推导并建立了视差角与离焦量的关系,对该测量装置的光学系统进行了合理设计,并对后期图像处理和分析进行了具体研究。该方法利用CCD取代人眼的主观判读,测量精度在30″以内,具有快速准确、定量直观等特点,大大提高了平视显示器的调校精度和效率。     

基于OPENCV的手势识别系统的设计与实现

人与计算机的交互技术是一种新型的计算机技术,且逐渐演变为一种主流技术和计算机领域的技术热点。为了能够更好的识别手势和跟踪手势的运动轨迹,提出了基于OPENCV的手势识别系统,系统引入了OPENCV计算机视觉库,OPENCV作为优秀的计算机视觉库,为设计的实现提供了便捷的代码,利用OPENCV技术中的图像处理算法,首现通过摄像头采集数据图像,并对采集到的图像进行一系列的缩放,去噪以及锐化等处理,然后对人体手势建立肤色模型,然后经过灰度阈值化来转换成二值图像,得到手轮廓的数据图像后,采用轮廓匹配方法识别出手型。最后通过10种基本的手势模型对比验证了本系统具有一定的实时性,并且识别率可以达到95%以上。     

基于TMS320C6678的高动态范围红外图像细节增强算法改进与实现

利用图像分层处理的细节增强基本框架,提出了一种基于引导滤波器的高动态范围红外图像显示与细节增强算法。该算法能有效将高动态范围红外图像映射到适合监视器显示的动态范围,且能有效调整图像对比度,增强图像细节,抑制背景噪声。相比较于其他同类算法,该算法计算量少,易于工程实现,且不会产生梯度翻转效应。并研究设计了基于TMS320C6678DSP芯片的细节增强图像处理系统,实现了图像视频流的传输、处理等系列功能。实验结果表明了本算法的优势。     

视频图象分析处理系统应用研究

本文描述了一种基于视频图象的分析处理系统,结合工程应用实践,提出利用微机终端显示器作为象框坐标测量器,实现对视频图象的分析处理.不仅具有丰富的数字图象处理功能,还可对原始图象进行增强和细分等处理.     

基于计算机视觉的屏板精密定位系统研究

针对荫罩式等离子显示器屏板定位的特点, 研制开发了一套基于计算机视觉的荫罩式等离子显示器屏板精密定位系统, 系统以工业控制计算机为核心, 取CCD信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及全自动精密定位, 从而实现等离子显示器前基板、荫罩和后基板三者之间的全自动精密定位。采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术和精密驱动控制技术, 可有效提高位置检测信号的灵敏度及定位速度。系统在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施, 确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明, 基于计算机视觉的精密定位系统可获得±5μm的精密定位, 对荫罩式等离子体显示器的产业化具有重要的实用价值。     

心肌膜电位的光学标测技术及实验研究

基于电压敏感染料膜电位光学标测的原理,建立了一套光标测系统,主要包括LED激发光源、以及由滤光片、CCD、A/D采集卡及计算机构成的荧光信号采集、处理部分.目前,整套系统已可自动完成图像采集、实时显示,以及部分后处理等工作,已获得兔心室组织细胞膜动作电位.另外,在建立系统的同时,研究了光学标测实验方法,对离体兔心脏急性缺血的主要电生理特征进行了标测实验,并结合仿真研究的结论说明了缺血后有效不应期时空异质性的存在以及组织中电兴奋传导速度的减慢是缺血导致折返性心律失常的主要机制.     

基于OpenCL与FPGA异构模式的Sobel算法研究

随着计算机科学技术的迅速发展,嵌入式领域实时图像处理应用越来越广泛,然而传统硬件因为自身架构导致并行化程度不高,针对在视频监控、机器视觉、视频压缩、医疗影像分析等领域需要对图像进行高性能计算的问题,提出一种以OpenCL软件模型和FPGA异构模式的高性能图像处理解决方案,实现了图像显示和OpenCL加速功能,以Sobel边缘检测算法为研究对象,进行了算法并行性分析,并在系统中运用OpenCL加速内核算法,与基本的ARM平台和OpenCL共享内存加速机制相比较,展开性能测试,对加速效果进行了研究。实验数据表明,使用该系统处理不同分辨率的图像,OpenCL加速子系统的处理较基于片上ARM硬核的软件处理,实现相同功能上有100倍左右的性能提升。     

Automation of white light photoelasticity by phase-shifting technique using colour image processing hardware

The early application of the digital image processing (DIP) technique to automate photoelastic analysis is based on black and white image processing systems. The various methodologies reported can be said to rely upon one or more features of a black and white DIP system. With the advancements in computer technology, modern colour image processing systems are available at affordable prices. In such systems, the image is identified as a superposition of image planes of red, green and blue. This paper investigates whether one or all of the image planes can be thought of as behaving like an optical filter: with the hardware used, the green channel is found to behave in this way. This idea is then used to extend the phase-shifting technique to colour domain. For the problem of a disk under diametral compression, total fringe order variation along a few lines is evaluated by this new technique and compared with theoretical predictions: the comparison is found to be good.