应用于微靶装配的显微视觉检测技术

针对如何实现微小尺度（μm～mm）靶零件装配过程中的在线检测，研制了应用于微靶装配的显微视觉检测系统，并对系统的构成与显微成像、图像预处理、特征检测等关键图像处理技术进行了详细论述。提出了针对微靶零件的新型多重滤波除噪算法和几何特征检测算法，并以铝台阶、柱腔等微靶零件为应用实例开展了实验研究。结果表明，该系统采用的算法能有效、快速、准确地对靶零件进行几何特征和实时位置检测，在检测视场为3mm时，其检测精度≤3μm，角度检测精度≤0．1°，适用于ICF微靶等微型器件的微装配。     

Localisation of moving sources in a multipath propagation environment

A new algorithm is presented for tracking correlated narrow-band sources in the presence of colored Gaussian noise. A fast cumulant-based preprocessing method is used to remove unknown noise and a Kalman filtering is used to track the source parameters. The use of a Kalman filtering avoids the data association problem and improves the tracking performance for crossing tracks. It is applied to the outputs of Newton’s algorithm to track moving sources. In this paper, the algorithm is developed for the special case in which the updated cumulant matrix is obtained by substituting a new matrix of the current data. The rank tracking problem is not considered in this study.We demonstrate the performance of the proposed algorithm by computer simulations of the tracking of moving targets emitting correlated signals, we also tested the proposed algorithm on the real data recorded during an underwater acoustic experiments.     

一种独轮车机器人俯仰平衡运动的控制与实现

针对一台3驱动独轮车机器人系统,对其运动学和动力学特性进行了分析,给出了一种可实现其前后俯仰平衡运动的控制策略。通过对独轮车俯仰运动分析,建立了独轮车俯仰平衡运动的简化力学模型;采用部分反馈线性化的控制方法对车体俯仰角进行了线性化处理,以车体俯仰角和行走轮转角为输出设计了控制器;最后,通过数值仿真实验和物理样机实验验证了力学模型的可靠性和所设计的控制器的有效性。     

一种改进的基于OTSU自适应阈值的机器人数字路标图像模糊增强算法

在机器人路径规划中，机器人数字路标识别是很重要的，图像的预处理会影响识别结果。图像增强技术是提高预处理结果的一种有效方法，模糊图像增强算法是目前广泛使用的一种增强算法。针对Pal模糊图像增强算法在隶属函数的定义和渡越点选择上的缺点，提出了一种改进的模糊增强算法。本算法首先使用OTSU算子自动选择最佳阈值，解决渡越点需要人工设置的缺点，并消除选择的随机性。然后修改模糊增强算法的核心隶属函数式，解决了图像像素的低灰度值被硬性设置为0的缺陷，从而改善了图像信息损失的问题。最后，将改进的算法用于处理Pioneer Ⅲ机器人的数字路标图像。实验结果表明，与现有的模糊增强算法相比，提出的算法可以取得好的效果，且提高了运算速度，具有一定得实用性和推广性。     

时域递归滤波对微光成像视距影响的研究

 针对微光成像中噪声较大及视距较短的问题,提出了一种自适应时域递归滤波算法。该算法通过自动调节时域递归的滤波系数来提高信噪比和延伸视距。实验显示当滤波系数分别为0.50、0.75和0.875时,视距分别能延伸至原始的1.73倍、2.64倍和3.87倍,所得到的视距延伸与理论值基本保持一致。实验结果表明该算法在保持图像运动部分清晰的同时,还能有效地消除噪声并延伸微光成像系统的视距。     

电视经纬仪跟踪测量中运动目标快速识别定位算法

为解决电视经纬仪跟踪测量系统中对运动目标快速识别定位的要求,在深入分析运动目标特性和电视经纬仪跟踪测量系统特点的基础上,利用经纬仪角度变化信息,对运动目标图像序列进行帧间差值计算以获得目标残差图,并基于残差图提出了一种新型的运动目标快速识别方法,大大减少了运算量. 结合中值滤波和图像二值化,实现了运动目标的快速定位. 通过对目标实测图像序列的实验, 结果证明：该算法具有快速、稳定、有效等优点,能够满足电视经纬仪跟踪测量系统对运动目标快速识别定位的要求.     

ICF靶支撑定位机器人系统研究

 在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上,设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统,主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构,论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现对靶的精密定位,测试了靶场环境下系统的运动指标。测试结果显示：系统可在真空条件下实现对靶的精确定位、换靶、送靶工作,靶定位精度达到μm级,定位时间随精度的提高而延长。     

一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法

提出一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法.该算法从视频序列的参考帧中提取出一组角点特征,然后在后续帧中基于模糊Kalman滤波进行特征窗跟踪,通过比较各帧图像中特征窗间的对应关系计算出补偿摄像机运动所必需的参数,使用这些参数将后续帧向参考帧对准,从而得到稳定的视频序列.实验结果表明该算法稳像效果好,运算复杂度低,且具有较强的鲁棒性.     

高频振动模糊图像仿真与分析

研究了运动模糊图像在空间域和频域上的数学模型,根据运动图像的模糊原理,提出了时间等分运动模糊图像的仿真方法,仿真了高频振动模糊图像.理论分析指出,物体做高频谐波振动时运动模糊成像的频谱会由于Bessel函数的零点的存在而形成系列条纹,对振动模糊图像的频谱做两次Radon变换能检测出振动的方向和振幅,从而得到高频振动模糊...     

星载光电跟踪系统连续帧图像快速识别定位算法研究

为了解决星载光电跟踪系统对连续帧图像快速识别、准确定位的要求.在深入分析连续图像序列特性和星载光电跟踪系统特点的基础上,利用光电跟踪系统转台的角度变化信息,对图像序列进行帧间差值运算以获得目标残差图,并基于残差图和原始图像信息提出了一种新的目标识别定位算法,大大地减小了运算量.结合中值滤波和自适应波门跟踪算法,实现了运动目标的快速跟踪定位.通过对目标实测图像序列的实验,结果证明,该算法具有快速、稳定等优点,能满足星载光电跟踪系统实时图像跟踪的要求.     

Model Decoupled Synchronization Control Design with Fractional Order Filter for H-Type Air Floating Motion Platform

H-type motion platform with linear motors is widely used in two-degrees-of-freedom motion systems, and one-direction dual motors need to be precisely controlled with strict synchronization for high precision performance. In this paper, a synchronous control method based on model decoupling is proposed. The dynamic model of an H-type air floating motion platform is established and one direction control using two motors with position dependency coupling is decoupled and converted into independent position and rotation controls, separately. For the low damping second-order oscillation system of the rotation control loop, a new fractional order biquad filtering method is proposed to generate an antiresonance peak to improve the phase and control gain of the open loop system, which can ensure system stability and quick attenuation for external disturbances. In the multiple-degree-of-freedom decoupled control loops, a systematic feedback controller design methodology is proposed to satisfy the given frequency domain design specifications; a feed-forward control strategy is also applied to compensate the disturbance torque caused by the platform motion. The simulation and experimental results demonstrate that the proposed synchronization control method is effective, and achieves better disturbance rejection performance than the existing optimal cancellation filtering method and biquad filtering method.     

多尺度变步长最小均方自适应算法在光纤陀螺数据处理中的应用

为有效抑制光纤陀螺(FOG)随机噪声,提出将一种多尺度变步长最小均方(MVSLMS)自适应算法应用于FOG数据处理中。根据FOG输出数据的特点,构建了MVSLMS自适应滤波器,提出了FOG信号滤波算法的实现步骤。对FOG实测静态数据、振动数据和速率测试数据进行了滤波实验,结果表明所提算法对FOG随机噪声的抑制效果明显,相比LMS滤波,MVSLMS自适应滤波后的静态数据零偏稳定性数值减小了72.0%,振动数据在振前、振中、振后零偏稳定性数值分别减小91.5%,77.4%和96.5%,速率测试数据标准差减小了54.4%。摇摆测试滤波实验结果表明所用算法对FOG真值信号具有较好的跟踪能力。     

基于简化模型与自适应滤波的车载SINS静基座快速对准

为了实现捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)快速初始对准,根据已有可观测性分析结果,通过理论分析和计算得到了扩展观测量时初始对准系统最优可观测状态量组合,在此基础上简化了对准模型,建立了新的系统方程。针对载车发动机启动或其他情况导致系统噪声无法精确统计,提出了运用基于强跟踪滤波原理的自适应卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)算法抑制滤波发散,加快收敛速度。仿真结果表明运用简化模型和自适应滤波在系统噪声不匹配时具有更快的收敛速度和更高的对准精度,车载实验结果也表明运用简化模型和自适应滤波可以实现快速对准。     

云计算环境下资源调度系统设计与实现

在云计算环境下,对开放的网络大数据库信息系统中的数据进行优化调度,提高数据资源的利用效率和配置优化能力。传统的资源调度算法采用资源信息的自相关匹配方法进行资源调度,当数据传输信道中的干扰较大及资源信息流的先验数据缺乏时,资源调度的均衡性不好,准确配准度不高。提出一种基于云计算资源负载均衡控制和信道自适应均衡的资源调度算法,并进行调度系统的软件开发和设计。首先构建了云计算环境下开放网络大数据库信息资源流的时间序列分析模型,采用自适应级联滤波算法对拟合的资源信息流进行滤波降噪预处理,提取滤波输出的资源信息流的关联维特征,通过资源负载均衡控制和信道自适应均衡算法实现资源调度改进。仿真结果表明,采用资源调度算法进行资源调度系统的软件设计,提高了资源调度的信息配准能力和抗干扰能力,计算开销较小,技术指标具有优越性。     

非高斯冲激干扰下基于Softplus函数的核自适应滤波算法

针对非高斯环境下一般自适应滤波算法性能严重下降问题,本文提出了一种基于Softplus函数的核分式低次幂自适应滤波算法(kernel fractional lower algorithm based on Softplus function,SP-KFLP),该算法将Softplus函数与核分式低次幂准则相结合,利用输...     

基于角度约束的目标位姿测量二义性剔除方法

为了有效解决单圆特征目标位姿解存在二义性的问题,提出了基于角度约束的目标位姿虚假解的消除方法。在相机标定好的前提下,在水平面上平移相机系统获得两幅或两幅以上具有圆特征的目标物图像,以圆形特征目标物的真实姿态角在相机坐标系下保持不变作为约束,可以有效剔除虚假解。可将该方法应用于末端安装摄像机的工业机器人,操控机器人做已知的平移运动从而有效剔除圆特征目标位姿的虚假解。通过实验验证,圆特征目标姿态角的绝对误差小于0.5°,然后可通过真实姿态选出对应目标的真实位置。该方法简单易行,不需要额外的高昂设备就能精确地定位出物体的真实位姿,成功率可达100%。     

多移动机器人轨迹跟踪控制系统设计与实现

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题,在分析了机器人运动学模型的基础上,构建多机器人的领航-追随模型。采用跟踪微分器在输入输出两端安排过渡过程,设计了一种基于多变量解耦的非线性PID轨迹跟踪控制器。搭建以Arduino Mega 1280控制板为核心的移动机器人实验平台,采用速度PID控制器以满足机器人驱动电机的实时调速要求,基于ROS提出一种结构化和模块化的多机器人控制系统。在此基础上进行实验,并将实验结果与传统PID方法控制的实验结果进行对比。实验结果验证了本文所提算法的有效性,控制器易于实现且具有一定的鲁棒性。     

低曝光量下投影算法的稳健性研究

研究了在低曝光量情况下灰度投影算法的稳健性,为提出的稳定成像系统的设计与实现提供可行性论证。通过合成视频实验探讨、实际视频实验论证相结合的研究方法,探讨曝光量不足对灰度投影算法性能的影响。实验结果表明,灰度投影算法在欠曝5档和存在一定随机噪声的情况下,仍能保持良好的运动矢量估计性能,从而说明了投影算法在一定的曝光量范围内仍能准确地得到运动矢量估计,是一种运算量小、实时性好且稳健性较强的电子稳像算法。投影算法在低曝光量情况下良好的稳像稳健特性,使其能在低亮度及高实时性要求等环境下应用于航拍、卫星遥感等稳定成像或高清晰成像场合。     

Adaptive bistable stochastic resonance and its application in mechanical fault feature extraction

Stochastic resonance (SR) is an important approach to detect weak vibration signals from heavy background noise. In order to increase the calculation speed and improve the weak feature detection performance, a new bistable model has been built. With this model, an adaptive and fast SR method based on dyadic wavelet transform and least square system parameters solving is proposed in this paper. By adding the second-order differential item into the traditional bistable model, noise utilization can be increased and the quality of SR output signal can be improved. The iteration algorithm for implementing the adaptive SR is given. Compared with the traditional adaptive SR method, this algorithm does not need to set up the searching range and searching step size of the system parameters, but only requires a few iterations. The proposed method, discrete wavelet transform and the traditional adaptive SR method are applied to analyzing simulated vibration signals and extracting the fault feature of a rotor system. The contrastive results verify the superiority of the proposed method, and it can be effectively applied to weak mechanical fault feature extraction.     

鲁棒的车载红外视频电子稳像算法

针对车辆行进中,红外热像仪拍摄的视频序列存在复杂的随机抖动,提出基于BRISK特征点匹配的运动估计算法,计算出高精度全局运动矢量,同时对于特征点匹配时出现误匹配及场景中存在前景运动物体的情况,采用模糊聚类法分离全局运动和局部运动,提高了算法的鲁棒性。提出了基于Kalman粒子滤波算法,有效实现了复杂扫描运动和随机抖动的分离,并利用双线性插值法进行图像补偿。采用快速图像拼接法进行未定义区域处理,实现了图像全景输出。还利用车载红外热像仪实际拍摄的红外视频进行了稳像实验。实验结果表明,视频序列获得了很好的稳像效果,能够满足实际应用要求。