基于红外与激光雷达融合的鸟瞰图空间三维目标检测算法

结合MEMS激光雷达和红外相机的优势,设计了一种简单轻量、易于扩展、易于部署的可分离融合感知系统实现三维目标检测任务,将激光雷达和红外相机分别设置成独立的分支,两者不仅能独立工作也能融合工作,提升了模型的部署能力。模型使用鸟瞰图空间作为两种不同模态的统一表示,相机分支和雷达分支分别将二维空间和三维空间统一到鸟瞰图空间下,融合分支使用门控注意力融合机制将来自不同分支的特征进行融合。通过实际场景测试验证了算法的有效性。     

基于激光雷达的移动机器人动态障碍检测

动态环境下运动物体的检测是移动机器人研究的难点问题之一。以未知环境为研究背景,提出了一种基于激光雷达的自主动态障碍检测方法。通过k-近邻方法对激光雷达测距数据进行了空间障碍聚类,在此基础上分析了聚类障碍的特征参数,例如区域、质心,利用聚类障碍数据的时间关联性分析并确定了障碍的类型,并采用模糊地图匹配的策略实现了地图匹配和更新。在所研制的移动机器人上进行了实验,实验结果验证了方法的有效性。     

复杂背景下运动点目标的检测算法

在复杂背景红外序列图像中,运动点目标的检测一直是研究的重点和难点。介绍了一种新的复杂背景下运动点目标的检测算法。首先根据点目标、背景干扰和噪声在红外图像中的差异,运用窗口大小不同的均值滤波器进行背景抑制以提高图像的信噪比,然后用一种门限法得到新的分割序列图像,最后采用改进后的隔帧差分光流场算法可有效地检测出点目标。仿真实验表明该算法优于传统光流场算法,能够检测帧间位移小于一个像元的运动目标,具有较好的检测性能,且实时性强。     

深空背景弱小运动目标检测算法研究

在深入分析监测设备CCD图像特点的基础上,提出了一种深空背景弱小运动目标检测新方法。该算法使用"列高通滤波器"进行背景抑制;采用序列图像多帧累加增强目标与恒星的对比度,用交叉投影法确定星点区域,提取局部星图,利用局部星图匹配剔除恒星干扰;结合候选目标的特征,采用基于逻辑的最近邻关联方法完成目标检测。结果表明,该算法可满足深空背景弱小运动目标实时检测的要求。     

基于形态学的复杂背景目标检测算法的研究

复杂背景下目标检测存在诸多困难,主要为背景对目标检测的干扰,大量噪声存在导致传统导数边缘检测方法的失效等。针对上述两点,提出了分割区域图像、利用形态学方法检测目标的新算法。首先利用目标与背景灰度差异性来确定目标的大致区域,将其分割出来,然后再结合多结构元素法进行目标的精确检测。通过与原图像分割、聚类算法分割实验比较,该算法具有较好的抗干扰性和抗噪性能。     

激光雷达标准目标散射截面的研究

讨论了激光雷达散射截面的物理意义 ;给出了用双向反射分布函数来表示激光雷达散射截面的一般表达式 ;推出了在标准目标分别为点目标和扩展目标时激光雷达散射截面的解析表达式和数值表达式 ,并对入射光束在分别为高斯分布和均匀分布时的结果进行了分析     

基于FPGA的自适应阈值运动目标检测

帧间差分法是运动目标检测最为常用的方法之一,具有算法简单、数据处理量小、易于实现等优点,因而得到广泛应用。而帧间差分法通常是根据单一的光照条件设定的固定阈值以判断是否有运动物体,因此限制了其在不同光照条件下的应用。针对上述情况,以色度、饱和度、亮度(HSL)颜色空间中的亮度值为依据,建立光强-亮度-阈值表,从而以动态的阈值调整拓展了帧间差分法在不同光照条件下的应用。通过仿真和FPGA实现了该目标检测系统,并搭建了验证测试系统。实验结果表明,当光照强度为90 W/m2时,在3.0 m/s和0.5 m/s速度下,自适应阈值的检测正确率分别达到93%和95%,与固定阈值设定较大时的检测结果相近;在0.59 W/m2的低光照条件下针对上述运动速度,检测率分别达到84%和92%,与小固定阈值检测结果相近。     

基于局部峰值的红外弱小目标快速检测

针对红外图像的小目标检测问题,提出了一种基于局部尖峰特性的检测方法.首先分析红外小目标的局部灰度特性,提出了一种红外目标的峰值特性判据;然后依据目标的峰值特性判据和时域特性,设计了一种目标检测的快速算法,算法先基于子块预选出局部极大值点,把后续运算限于各极大值点处以减少运算量,再根据极大点值在各方向上的灰度下降判断其尖峰特性;最后利用帧间的连续性滤去噪音引起的伪目标.实验表明本文的算法具有很快的处理速度,且能有效滤去图像中的随机噪音.     

一种基于数字图像的多目标检测方法

为使武器系统具备同时对多个目标进行精确打击的能力,在光电系统中可采用多目标视频跟踪器辅助激光照射器、伺服稳定平台实现多个潜在目标同时捕获跟踪并打击。研究了一种运行于多目标视频跟踪器的目标检测方法,针对数字图像分辨率高、数据量大及难以在嵌入式系统中实时运行的难点,基于TMS320C6455 DSP处理器,提出基于小波金字塔的全局运动光流估计算法图像配准实现运动图像的背景补偿以获取差分图像,相比传统的块匹配、灰度投影配准及基于特征点的配准算法,具有配准精度高与可嵌入式系统实时处理等优点,在差分图像中采用区域生长结合管道滤波算法提取图像中多个运动目标。经实验验证,该方法在复杂地面场景对汽车、自行车及行人目标检出率可达95%,计算时间仅为25 ms,具有良好的实时性和检测效果。     

基于多视角融合的夜间无人车三维目标检测

为了提高无人车在夜间情况下对周围环境的物体识别能力,提出一种基于多视角通道融合网络的无人车夜间三维目标检测方法。引入多传感器融合的思想,在红外图像的基础上加入激光雷达点云进行目标检测。通过对激光雷达点云进行编码变换成鸟瞰图形式和前视图形式,与红外图像组成多视角通道,各通道信息之间融合互补,从而提高夜间无人车对周围物体的识别能力。该网络将红外图像与激光雷达点云作为网络的输入,网络通过特征提取层、候选区域层和通道融合层准确地回归检测出目标的位置以及所属的类别。实验结果表明,该方法能够提高无人车在夜间的物体识别能力,在实验室的测试数据中准确率达到90%,速度0.43 s/帧,达到了实际应用要求。     

脉冲相干激光雷达测距信号研究

对脉冲激光雷达外差测距信号进行了研究，理论上，采用调Q激光脉冲的数值计算波形，研究了脉冲激光经远处目标漫反向后进行外差接收的波形及其傅里叶变换频谱成分。实验上，研究了可调谐电光调Q射频激励波导CO2激光器脉冲激光经目标反射后的外差波形及其傅里叶变换频谱成分，并计算了目标的距离，理论分析与实验结果一致。     

基于USB总线的机载多脉冲激光雷达产品测试系统研制

针对现有的机载激光雷达产品测试系统不能模拟特定信噪比,且系统使用复杂的问题,开发了基于USB总线的机载多脉冲激光雷达产品测试系统;测控软件可以设定信噪比、脉冲幅值、脉冲周期等参数,并根据静态测距和动态测距的实际需要,生成静态和动态模拟数据;另外,测试系统还能够采集外场数据,并在测控计算机上存储和分析;采集和生成的数据经过USB总线发送给基于FPGA+高速D/A转换器架构的数据转换器,再输出给激光雷达产品,保证了数据传输的高速性和灵活性;经过测试表明,信噪比在3~9的情况下,产生回波信号的距离误差控制在1%以内,信号幅值误差控制在0.5%以内;测试系统的各项指标都满足实际需要,为激光雷达产品调试提供了良好的模拟仿真平台。     

基于核独立成分分析的舰船光尾流信号提取

舰船尾流的激光探测是一种新的鱼雷制导手段。水体的后向散射光信号是舰船尾流后向散射光信号检测的常见干扰,由于其在频域十分接近且信号强度大于尾流信号,因此难以用传统方法提取有用的尾流信号。针对这一问题,提出了一种基于盲源分离的处理方法,将核独立成分分析技术应用于舰船尾流后向散射光信号的提取。介绍了核独立成分分析的基本原理和具体算法,进行了仿真计算,并与传统独立成分分析算法进行比较。结果表明在盲源信号分离中,基于核空间的独立成分分析与其他独立成分分析算法相比更具有准确性。最后应用该方法对海上实验数据进行处理,提取出了舰船尾流信号,取得了良好的效果,验证了该算法的有效性。     

基于激光雷达的形面扫描技术研究

随着测量技术的不断发展,在航空、汽车、模具、造船等工业中,对复杂物体的三维扫描技术提出了更高的要求.实验表明,激光雷达对复杂物体扫描具有高精度、高效率,满足在实际应用中的要求.     

相干式CO2激光成像雷达光学系统

根据目标粗糙表面散射回波统计理论和随机相位匹配规则分析了相干激光雷达光学天线参数确定和本振光设计方法,研制了一套扫描激光雷达光学天线系统,并应用于单管线性调频脉冲压缩激光雷达接收到了７．８ｋｍ房屋的散射回波信号,信噪比较好,激光功率约为５Ｗ。     

Sea Clutter Suppression and Target Detection Algorithm of Marine Radar Image Sequence Based on Spatio-Temporal Domain Joint Filtering

In marine radar target detection, sea clutter will cause a large number of missed alarms and false alarms, which will affect the accuracy of target detection. In order to suppress sea clutter effectively, a sea clutter suppression and target detection algorithm of marine radar image sequence based on spatio-temporal domain joint filtering is proposed in this paper. The proposed method is to add a sea clutter suppression link before detecting the target. Firstly, the marine radar image sequence is transformed into three-dimensional frequency wavenumber domain by three-dimensional fast Fourier transform (3D-FFT), and then the three-dimensional image spectrum is obtained. According to the fact that the sea clutter spectrum obtained from the image spectrum satisfies the dispersion relation of linear wave theory in the three-dimensional frequency wavenumber domain, a sea clutter model is established. Then, through the established sea clutter model, a spatio-temporal domain joint sea clutter suppressor is designed to filter the image spectrum. After that, the filtered image spectrum is transformed by three-dimensional inverse fast Fourier transform (3D-IFFT) to obtain the image sequence in which sea clutter is suppressed. Finally, target detection is carried out for sea clutter suppressed image sequence. The method is validated by using the real data of X-band marine radar. Compared with the classical Empirical mode decomposition (EMD) method, the improvement of signal-to-noise ratio (SNR) is more obvious, and SNR can be increased by 15.3 db at most. In addition, compared with target detection on original images directly, the proposed method has excellent detection rate and can increase detection rates by at least 8%.     

基于混合Taguchi-GA算法的MIMO-OFDM信号检测

为了避免传统MIMO-OFDM信号检测方法具有的计算量过大而导致的算法复杂度高的问题,设计了一种基于混合Taguchi方法和GA算法的MIMO-OFDM信号检测方法,首先建立了MIMO-OFDM信号检测的模型,然后依据信号检测模型建立目标函数,将目标函数作为混合Taguchi-GA算法的适应度函数,通过个体在信号检测问题的解空间中进行不断地选择、交叉和变异等操作来求解全局最优解,为了进一步增加算法的全局寻优能力,通过Taguchi方法进一步在交叉和变异之间产生新个体;最后,定义和描述了基于混合Taguchi和GA算法的MIMO-OFDM信号检测算法,仿真实验表明,文中方法能有效进行信号检测,与其他方法相比,在BPSK调制和16QAM调制情况下,均具有较小的BER均方误差。     

基于激光雷达的多旋翼飞行器实时避障系统

针对多旋翼飞行器的障碍物规避问题,提出一种基于激光雷达的自主飞行多旋翼飞行器避障系统,实现多旋翼飞行器自主飞行的实时避障;该避障系统针对静态、低速运动障碍物,综合飞行器本体姿态、速度、加速度等状态信息,建立基于改进势场法的避障模型和算法;在机器人操作系统(ROS,Robot Operating System)平台进行该避障系统的软件实现,其通过串口与飞控进行通信,完成多旋翼飞行器的自主避障飞行;同时,为了使该系统能在强光环境正常工作,在不影响系统实时性的前提下,对激光雷达的干扰问题进行优化设计;大量实验表明:该避障算法计算量小,能够保证避障系统的实时性,在机体慢速以及低速运动(机体与障碍物之间的相对运动速度小于等于3 m/s)的场景中能够正确检测范围6 m内,并迅速规避障碍物。     

基于角度-多普勒分辨的反射层析激光成像雷达研究

设计了一种基于角度-多普勒分辨的接发同轴反射层析激光成像雷达系统,给出了基本成像原理和数学表达,相应分析了目标横向距离分辨率和单个角度采样时间的关系。并在实验室平台上模拟远场衍射传输,获取探测目标的角度-多普勒分辨的反射投影图,采用滤波反投影算法实现目标横截面图像重建。此方法采用相干外差探测,可以大大提高雷达接收信号灵敏度,同时不涉及光频空间相位和时间相位,成像中没有相位匹配过程,降低了实施技术难度,具有一定的实际意义和使用价值。