一种基于可见光的隐式成像通信调制算法研究

针对现有可见光隐式成像通信调制算法隐式效果差、算法复杂的问题,提出了一种基于蓝色通道拉普拉斯最高层金字塔的隐式信息调制算法.该算法利用人眼视觉系统对黄蓝分量不敏感的特性,仅对蓝色通道图像进行拉普拉斯金字塔分解,并在最高层嵌入隐式信息.此外,考虑到图像纹理差异对隐式效果的影响,采用图像熵作为衡量图像间纹理复杂程度的指标,...     

基于可见光通信的隐式信息服务系统

提出了一种基于可见光通信(VLC)的隐式信息服务系统。将隐式信息嵌入载体图像或视频中,既保证原有图像、视频的正常显示,又能使隐式信息被成像器件获取并由相应算法解码恢复。对众多广告信息进行人眼视觉不可见的推送,可以有效地避免广告轰炸,实现针对目标人群的定向宣传。本系统易于移植于手机、平板电脑等手持设备操作平台。实验验证了系统的可行性,对影响系统性能的主要因素进行了评估。     

一种基于自适应补偿的快速帧速率上转换算法

提出一种基于自适应补偿的快速帧速率上转换算法.算法在塔型结构数据上进行运动估计并利用相邻块运动矢量对上层传递矢量进行修正,减少计算量的同时获得了平滑的运动矢量场.在匹配搜索过程中采用动态调整搜索窗策略,避免了过搜索和搜索不足的问题.运动补偿克服了传统的补偿算法仅采用一种插值方法的不足,根据运动矢量的可靠性分别采用了3种不同的插值方法.为了减少块边缘的失真,采用了重叠块运动补偿的插值方法.在遮挡区域,设计了加权多候选运动矢量插值方法,对前后两帧补偿结果分别赋予不同的权值以减少失真.实验结果表明,该算法与传统算法相比不仅可以大幅度降低计算量,且插值图像的质量有所提高.     

求解Burgers方程的一种交替分段隐式算法

首先提出一个新的求解Burgers方程的差分格式,然后在此差分格式的基础上构造了便于并行计算的交替分段隐格式,并作了线性化稳定性分析.数值结果表明,本方法具有较高的精度,尤适于扩散项系数较小时的计算,且有效避免了数值结果的非物理振荡.     

一种可见光成像的目标检测跟踪方法

在末制导成像阶段目标占据视场的大部分面积,形状信息丰富,这时对目标体上某一固定点的稳定跟踪成为最主要的需求。针对图像灰度过于集中目标难于提取的问题,在图像预处理阶段提出了依据概率统计的图像灰度均衡的方法;为解决图像边角点的快速检测问题,提出了图像二维投影和滑动卷积相结合的方法;最终为实现快速稳定的跟踪,提出了依据角点匹配的形心跟踪方法。根据此算法的特点研制了FPGA+DSP的硬件平台,充分利用FPGA的并行流水特性和DSP的逻辑运算特点,能快速检测到目标形心和进行稳定地跟踪,验证了方法的有效性和实用性。此方法应用在某课题上,跟踪效果良好,为试验的圆满成功提供了保障。     

解决CDMA同步问题的可见光定位算法

为克服时分复用技术中需要时钟同步和频分复用系统不够灵活的问题,提出了一种基于码分复用技术的高精度可见光定位算法。算法在异步场景下实现了码元同步和可见光定位的过程,仿真结果表明,在覆盖房间80%以上的区域时,算法的平均定位误差为6.9cm,最大定位误差为11cm,适用于绝大多数室内基于位置信息的服务。此外,分析了系统定位精度与接收机视场角及接收机离地高度的关系。发现在一定范围内,接收机视场角越大,系统的定位性能越差;接收机的离地高度越大,系统的定位性能越好。     

最大似然参数估计水声通信帧同步技术研究

水声通信中传统帧同步方法仅仅依赖于匹配滤波输出的相关系数,在复杂信道条件下,容易出现误触发和漏同步。针对这一问题,分析了水声信道中噪声、多普勒和多径对帧同步的影响,提出了一种基于参数估计的帧同步方法.在同步过程中引入参数估计,将信号参数作为检测判决依据,以降低误触发率和漏检率;同时对最大似然估计算法进行适当简化,以降低实现复杂度。计算机仿真实验验证了新的帧同步方法相对于传统方法在定时精度和相关系数方面的优势。实际水声通信实验结果表明,无论是静止平台还是移动平台之间的通信,新的帧同步方法均能有效提高匹配滤波器输出的相关系数,提升接收机检测能力,从而避免出现误触发和漏同步。     

一种新时域交替隐式差分算法在散射问题中的应用

提出一种新时域交替隐式有限差分(ADI-FDTD)算法格式. 传统ADI-FDTD算法的 场量步进方程涉及周围若干网格的较多场量，导致两个区域的步进方程处理较困难：一个是 邻近完全匹配层(PML)和散射场交界区，另一个是邻近连接边界区. 特别是后者，考虑入射 波影响需对场量所在区域判断，根据不同情况对原有方程进行修正，一维和二维散射问题 相对简单，可三维问题修正式有数十种之多而几乎无法完成. 本方法基于分裂场形式的ADI- FDTD技术，使得散射场区和PML吸收层区的表达形式完全一致，从而忽略两者差别.另 关键词： 时域交替隐式有限差分算法 电磁散射     

一种组件透射式成像光谱仪设计

针对反射式成像光谱系统普遍存在多次反射(和衍射)产生杂散光和装调难度大等问题,设计了一种高性能透射式系统,全部使用通用光学组件,简化了系统结构,降低了成本和装调难度,较传统成像光谱仪有更广的适用范围。该设计中全部部件都非定制,可以根据应用场合更换,具有较好的灵活性,采用透射的方式,减少了杂散光的影响。利用ZEMAX软件仿真、优化了搭配两组不同物镜的系统光路,对畸变、MTF、色差等性能进行测试。对比25和50 mm物镜的系统性能,发现望远镜头的更换对整个系统成像质量的影响不大。参照设计参数成功搭建出一台成像光谱仪,其中望远物镜采用准对称双高斯结构,有利于控制场曲和畸变;采用透射式平面衍射光栅作为分光器件,制作工艺成熟,无需定制,装调简单。光谱分辨率和畸变测试结果显示该系统拥有良好的畸变控制能力,光谱分辨率达到2 nm,满足设计要求,利用标定后的系统测得的氘灯光谱取得了较为理想的结果。     

一种水下对空成像图像增强算法

针对水下对空成像图像的低对比度增强问题,在对两种直方图均衡化技术详细分析的基础上,提出了一种改进的直方图均衡化的快速算法.该算法将图像划分为不同子区域,计算子区域的均衡化函数,然后设置移动子块的大小和移动步长,最后采用插值方法实现图像的平滑处理.该算法在较好地突出图像细节信息、消除块状效应的同时,避免了复杂的数学运算,取得了较好的效果.     

一种机载合成孔径成像激光雷达聚束模式成像算法

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源的成像系统,可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,在理想条件下分析了调频连续波的信号模型,推导出在连续波系统聚束模式下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法.然后,使用傅里叶变换法对符合von Karman谱的随机相位屏模拟大气湍流,并分析了Fried参量和合成孔径长度之间的关系.最后,仿真说明真空中采用方位预处理可以消除图像重影,并且补偿多普勒频移项可以消除8.6～9.3dB的能量损失和使图像散焦的现象.而在有大气影响时,合成孔径长度的选择小于Fried参量时,图像方位向可以良好聚焦.     

一种基于信号功率的水声通信线性调频同步信号自适应阈值检测算法

由于线性调频信号具有一定的抗多普勒效应能力,在水下突发通信中作为同步序列得到了广泛的应用。在对线性调频信号进行同步的过程中发现,当采用固定判决门限检测方法时,往往会造成检测概率的减小或者虚警概率的增大,针对这一问题,本文提出了一种根据信号功率,并在滑动窗口中进行比较判决,自动调整相关峰检测门限值的自适应算法。通过仿真和湖试验证,该方法性能良好,具有一定的实用价值。     

新型层间迹正交码可见光双层成像通信系统

为提升可见光双层叠加系统的通信性能,提出了一种新型叠加编码系统。该系统在充分考虑远、近距离通信特点的基础上,将迹正交编码与叠加系统相结合,使双层信号满足迹正交特性,有效消除了层间干扰,提升了信号间的欧氏距离,并获得了一定的编码增益。针对此新型系统采用复杂度为线性的求和检测算法能够获得与最大似然(ML)检测算法相同的译码性能。通过推导基于ML检测时的理论误比特率(BER)闭式解,分析了功率分配对各层传输BER性能的影响,并给出了3类星座设计方案。仿真结果表明,与现有双层叠加系统相比,基于层间迹正交码编码的新型系统可有效改善系统的通信性能。     

一种新的LU型隐式格式及其应用

发展了一种新的ＬＵ型隐式格式。新格式除包含ＬＵ－ＳＧＳ格式全部特色外，尽管采用了相似变换而不是近似处理来精确地构造通量矢量的迎风Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，仍可避免块对角矩阵求逆．且左端项仍可保持矢量化处理。新格式显示出更快的收敛性和更高的稳定性且没有多余的数值耗散和自由参数，尤其适用于求解三维非定常流动问题。     

一种改进的三帧差分运动目标实时检测算法

针对传统的三帧差分法提取的运动目标存在大量的噪声和空洞,提出了一种改进的三帧差分运动目标实时检测算法。该算法采用Surendra背景提取算法提取有效背景,对视频流中连续的三帧图像分别进行背景减除,得到的结果作为反馈对背景进行选择性更新,利用HSV颜色空间去除阴影后进行三帧差分,将差分结果进行“与”运行,通过将中间帧背景减除结果与“与”运算的结果进行“或”运算,这样可以得到运动目标的完整信息。实验结果表明,该算法能够快速、完整、准确地检测出运动目标,可有效应用于实时监控系统。     

二级级联式室内可见光通信光学接收天线设计

针对室内可见光通信系统的传统光学接收天线无法同时满足高增益和大视场的问题, 设计了一种二级级联式光学天线. 通过分析信噪比、通信速率与接收天线视场角的关系, 发现视场角为40°–60°的光学天线最适用于室内可见光通信系统. 通过光学仿真软件TracePro的模拟及计算, 给出了所设计的二级级联式光学天线的增益随信号光入射角的变化关系. 结果表明, 相较于传统接收天线, 二级级联式光学天线具有更好的光学性能, 视场角为菲涅耳透镜单独接收时的4 倍. 利用Matlab对二级级联式光学天线竖直向上时的接收功率分布进行仿真, 结果显示探测器接收到的信号功率提升效果明显, 平均值较直接探测时增大了7 dBm, 进一步证实该二级级联式光学天线适用于室内可见光通信系统.     

基于可见光通信的室内两点定位算法研究

针对可见光通信中基于接收信号强度的三边定位法在实际中难以应用的现状,提出一种基于可见光通信的室内两点定位模型,只需2个LED,能够克服定位需要多灯环境的限制,同时定位接收端结构简单,不需以往研究中的复杂设计,只在平面上配置3个光电探测器即可。利用收发两端的位置关系计算坐标的可能解,以光电探测器组合成的三角形具有相对位置不变的性质作为判据,判断出真实坐标完成单点定位,最后进行加权定位提升鲁棒性。不降噪处理时,大小适中的接收端在5m×3m×3m的室内环境中,55%以上区域的定位精度在25cm以内,同时能够有效克服接收端水平旋转或上下抖动对定位效果的影响,具备实际应用价值。     

一种广义旁瓣相消的超声成像算法

针对最小方差和相干系数结合算法在超声成像对比度、分辨率和对噪声的鲁棒性方面存在的不足, 提出一种广义旁瓣相消的成像算法. 首先基于最小方差准则, 构造广义旁瓣相消器, 获得自适应与非自适应两部分加权向量, 然后根据接收信号的协方差矩阵构建特征阈值信号子空间, 并将获得的加权向量投影到此特征信号子空间的左奇异矢量空间中, 获得新的加权矢量. 通过Field II点目标和吸声斑仿真结果表明: 该方法获得的超声图像在对比度、分辨率和对噪声的鲁棒性上均优于传统延时叠加算法及最小方差和相干系数结合算法, 同时将广义旁瓣相消算法获得的加权向量与符号相干系数结合, 还能进一步提高超声图像质量. 最后通过geabr_0实验数据进行测试, 结果表明: 提出算法的分辨率和对比度及对噪声的鲁棒性上均优于传统延时叠加算法及最小方差和相干系数结合算法.