基于不变矩特征匹配的目标定位方法的实现

研究了弹道导弹在再入段的红外成像制导中存在几何失真及像质模糊的实时采集图像与基准地图的匹配定位问题。用不完全统计法证明经过平移、伸缩、旋转、加噪等多种复合变换下的图像的矩不变性,并选择6种经过消误差处理后的不变量作为弹道导弹成像匹配应用的特征量,采用Camberra距离最小法进行实时图像和基准图像的特征量匹配。实验部分验证了方法的正确性和可行性。     

一种新的红外成像末制导目标跟踪方法

为了稳定跟踪导弹末制导阶段的红外目标,提出了一种基于尺度不变特征变换的红外目标跟踪算法.尺度不变性特征变换所提取的图像纹理特征具有尺度和旋转不变性,跟踪算法分别提取目标模板和待跟踪图像的尺度不变特征变换特征.根据最小欧氏距离准则提取目标模板与待跟踪图像间相匹配的尺度不变特征变换特征点对,利用该特征点对拟合反映两图像间映射关系的仿射模型,并据此估计目标中心位置及调整目标模板尺寸.仿真结果表明,跟踪算法能够较好地实现在导弹末制导阶段对红外地面杂波背景下目标的稳定跟踪,其跟踪准确度和稳定度优于传统方法.
关键词:末制导跟踪|尺度不变性特征变换|特征匹配|仿射模型     

基于随机蕨的光电成像末端制导目标初始化

为实现光电成像末端制导中的自适应目标初始化,针对末端制导景象匹配中图像存在尺度、旋转、灰度和3D视角差异,及传统方法运算量较大的问题,基于随机蕨分类器构造了一种新的景象匹配算法。算法首先利用基准图像进行分类器训练,然后基于该分类器对实时图像进行特征匹配。为剔除误匹配特征对,对初始匹配特征对中的对应区域分别进行尺度不变特征变换(SIFT)特征描述,基于马氏距离准则进行误匹配特征对剔除。根据顺序抽样一致性算法(PROSAC)对剩余的匹配特征对估计两图像的外极几何关系,最终根据外极几何关系求得目标在实时图像中的位置和尺寸信息。仿真结果表明,该算法能够在光电成像末端制导过程中实现稳定的目标初始化,在极端条件下的稳定性优于原随机蕨分类器算法。     

一种新的光电成像末制导景象匹配方法

针对光电成像末制导景象匹配中图像存在尺度、旋转、灰度和3D视角差异的问题,构造了一种基于均匀模式的特征描述符,并基于该特征描述符和最稳定极值区域(MSER)提出了一种新的景象匹配算法。算法首先提取基准图像和实时图像的MSER特征,MSER特征具有尺度和仿射不变性,基于新的特征描述符分别对该特征进行旋转和灰度不变性特征描述,然后根据欧氏距离比值准则提取两图像间匹配的MSER特征对,根据随机抽样一致性(RANSAC)算法估计两图像的外极几何关系,实现末制导景象匹配。仿真结果表明,该算法能够在光电成像末制导过程中实现稳定的景象匹配,其稳健性优于传统方法。     

一种不同地面分辨率图像的拼接算法

航空遥感监测中变焦镜头的广泛应用以及飞行高度的变化会获得不同地面分辨率的航空影像,因此为了实时监控到飞行区域的整体情况,需要对不同地面分辨率的图像进行拼接。提出了针对不同地面分辨率图像进行拼接的方法。首先用四分法对图像进行分割,检测变化倍率,选择配准策略;然后用基于加速鲁棒性特征(Speeded-Up Robust Features,SURF)的算法对相邻图像进行拼接。获得了焦距变化从高倍过渡到低倍,或从低倍过渡到高倍的拼接图像。通过航空变焦模拟影像的拼接实验和地面变焦影像的拼接实验表明,该方法能够对不同地面分辨率的图像进行拼接,且拼接结果均以高分辨率为基准。     

基于Shape Context和尺度不变特征变换的多模图像自动配准方法

提出了基于修正的尺度不变特征变换（SIFT）特征提取和Shape Context特征描述算子相结合的多模图像自动配准算法,该算法利用修正的SIFT算法提取多模图像中的特征点,然后采用Shape Context算子描述特征点,利用特征点周围区域边缘点的梯度方向形成特征向量。采用欧氏距离作为匹配标准对多模图像中特征点进行初始匹配,然后通过RANSAC算法消除误匹配的特征点对,并采用最小二乘法计算仿射变换参数,最后通过仿射变换和双线性插值实现图像配准。对红外图像和可见光图像的配准实验结果表明了本算法的有效性和稳定性。     

图像区域不变矩的快速计算方法

为了实时提取图像中任意尺寸窗口区域的不变矩,提出了一种快速计算方法。该算法通过构造一组积分图像,避免了在直接计算中出现的大量重复运算,使得图像中任一子窗口区域的不变矩都可以通过组合几个查找表运算得到。由于查找表运算的加法和乘法次数是恒定的,从而使得不同尺寸窗口区域的不变矩的计算均能在相同时间内完成。实验结果表明,该方法不会引起计算精度的损失,极大地降低了计算复杂度。对于从300×300pixels图像中提取的所有81×81pixels的窗口区域的不变矩这一任务而言,快速算法仅需31ms,比直接计算的速度提高了324倍。     

一种基于算法融合的红外目标跟踪方法

视频目标跟踪的难点在于快速、准确地在帧与帧之间匹配目标.由于红外图像目标与背景的反差低,图像的边缘模糊并且灰度级动态范围小,使红外目标跟踪难度比可见光更大.本文提出一种针对红外日标跟踪的融合算法,该方法融合直方图和不变矩的特点.首先利用目标的直方图计算简单快速的特点,由均值平移算法快速找到局部最优解,但由于该局部最优解仪为直方图匹配的最优解,缺少目标形状特征,与实际目标位置存在一定的偏差;其次,利用边缘小变矩作为修正特征修正误差,避免跟踪误差逐渐累计而最终导致跟踪失败,以提高跟踪的稳定性和精度.实验结果表明,该算法能够消除跟踪过程中的漂移现象,提高跟踪精度.     

基于LTS-HD的像素跳跃式快速景象匹配算法

在分析Hausdorff距离特性的基础上,提出了一种两级实时景象匹配算法.与传统各种利用图像多尺度特征的多级匹配方法不同,该算法利用Hausdorff距离特性直接在原分辨率图像上进行匹配,通过"减少匹配位置"以及"减少匹配位置相似性测度计算量"两种途径缩短匹配时间.跳跃式搜索极大地减少了参与匹配的位置数;而在每个匹配位置,只计算由特征点组成的两个点集间的LTS-HD相似性测度,非特征点不参与计算,从而大大减少了该匹配位置的相似性测度计算量.为了保证匹配准确度,采用由粗到精的两级匹配策略,第一级采用像素跳跃式全局搜索获得粗匹配点,第二级以第一级匹配为基础,在以粗匹配点为中心的δ邻域内局部遍历搜索获得精匹配点.仿真分析表明,提出的算法相比传统的遍历搜索及遗传算法耗时短且定位准确,在实时图存在严重遮挡的情况下仍能正确匹配.     

基于LTS-HD的像素跳跃式快速景象匹配算法

在分析Hausdorff距离特性的基础上,提出了一种两级实时景象匹配算法.与传统各种利用图像多尺度特征的多级匹配方法不同,该算法利用Hausdorff 距离特性直接在原分辨率图像上进行匹配,通过“减少匹配位置”以及“减少匹配位置相似性测度计算量”两种途径缩短匹配时间.跳跃式搜索极大地减少了参与匹配的位置数;而在每个匹配位置,只计算由特征点组成的两个点集间的LTS-HD相似性测度,非特征点不参与计算,从而大大减少了该匹配位置的相似性测度计算量.为了保证匹配准确度,采用由粗到精的两级匹配策略,第一级采用像素跳跃式全局搜索获得粗匹配点,第二级以第一级匹配为基础,在以粗匹配点为中心的δ邻域内局部遍历搜索获得精匹配点.仿真分析表明,提出的算法相比传统的遍历搜索及遗传算法耗时短且定位准确,在实时图存在严重遮挡的情况下仍能正确匹配.     

Density Functional Theory Analysis of Ground State and Evaluation of Transition Probability Parameters for Carbon Mono-Fluoride Molecule

Journal of Applied Spectroscopy - In view of astrophysical application, the ground state molecular parameters such as bond length, dipole moment, rotational constant, harmonic frequency, IR...     

用于核物理研究的精密激光谱技术的发展和展望

原子核基本性质（自旋、质量、寿命、磁矩、电四极矩和电荷半径等）与原子核的内在结构密切相关,是检验和发展原子核理论模型的重要依据。实验上可以通过多学科交叉的精密激光谱技术测量原子核外电子的超精细结构和同位素移位,来模型独立地提取原子核的自旋、磁矩、电四极矩和电荷均方根半径等多个核物理参量。这些基本性质的系统测量可以用于探索不稳定原子核中展现出来的新奇的物理现象与规律。近年来,为了测量产额更低的丰中子核的基本性质,激光谱技术不断更新和发展,以实现高分辨、高效率测量。本文详细介绍了激光谱测量的基本原理以及由此发展起来的用于不稳定原子核结构研究的各类互补的激光谱学技术,如共线激光谱（高分辨率低灵敏度）、在源激光谱（高灵敏度低分辨率）、共线共振电离谱（高分辨率高灵敏度）等激光谱技术,以及在不同核区的测量优势和局限。最后结合我国正在发展和规划中的新一代放射性核束装置,讨论精密激光谱技术在国内的发展以及在核物理研究中的应用。     

LiF分子在外电场中的物理性质研究

本文采用量子力学从头算方法,运用密度泛函B3LYP方法在6-311基组水平上, 对不同外加电场(--0.15---0.15a.u.) 作用下LiF分子基态的稳定电子结构进行了计算,研究了外电场对LiF分子键长、能量、电荷分布、能级分布、能隙及红外光谱的影响规律.结果表明,随着Z方向外电场的增加,分子键长、偶极矩和能隙递增,原子电荷也递增,总能量降低, 频率及其红外强度递减, LiF基态分子势能曲线降低,离解能减小.     

Effective dipole moment of rotational transitions of X 2 Y molecules

Contributions determining the rotational dependence of the effective dipole moment of molecules are calculated for the ground state of H₂S and H₂O molecules. The calculation is carried out in various ordering algorithms of perturbation theory. It is shown that the convergence of the effective dipole moment for the ground state of an H₂O molecule in the polynomial representation is rather slow in the rotational operator J _z (the convergence radius is K*≤17). Nonpolynomial forms of the dipole moment as a function of rotational operators are discussed.     

Application of the nitroanisole as an infrared detector used in middle infrared interferometer

We propose the application of nitroanisole as a detector for middle infrared (mid-IR) interferometry or holography. The present experiment utilizes the liquid form of nitroanisole, which has a thermal lens effect, i.e. a temperature dependent refractive index. Since the nitroanisole absorbs IR radiation as heat, it is possible to estimate the IR intensity distribution on the nitroanisole from the diffraction pattern made by visible laser light that is transmitted through the nitroanisole. In this study, the time resolution and the diffraction efficiency of the nitroanisole was measured under various conditions. The experimental results show that the nitroanisole has a time resolution as high as that of a standard video camera, as well as a high diffraction efficiency and the spatial resolution equivalent to that of a conventional IR camera. Furthermore, we confirmed that the phase shift in mid-IR region can be estimated by analyzing the change in the visible diffraction pattern.     

High-resolution laser Stark and Fourier transform spectroscopy of the ν2 fundamental band of HFCO

The ν₂ (CO stretch) fundamental band of formyl fluoride (HFCO) was studied in the region 1800 to 1910 cm^?1 using the two techniques of intracavity CO laser Stark spectroscopy at sub-Doppler resolution and Fourier transform spectroscopy at Doppler-limited resolution. Accurate values of the molecular parameters of the ground and excited (v₂ = 1) vibrational states were obtained from a combined fit of the ν₂ band data and available microwave data. The results include precise determinations of the electric dipole moment components (μ_a and μ_b) of HFCO in the ground and excited states.     

Calculations of magnetic moments for three-electron atomic systems.

The first fully correlated calculations of the magnetic moment in lithium are presented. Relative to the free-electron value, the Zeeman gJ factor for the ground state lithium gJ/g(e)-1 is calculated to a computational accuracy of 200 parts in 10(9), including relativistic and radiative corrections of orders alpha2, alpha2m/M, and alpha3. The isotope shifts in gJ are predicted precisely for various isotopes. The extensions to the first excited S state of lithium and the ground state of Be+ are made.     

高光谱图像运动误差实时校正处理平台设计与实现

高光谱图像数据由星上压缩打包至地面,再对其进行处理,这种处理方式对实时应用场合显得过于迟缓。同时,图像数据量大,处理步骤多,反演算法复杂,因此,迫切需要搭建精确快速的数据处理平台来进行实时处理,目前,用硬件进行实时复原和进行误差校正的平台比较少,能够成功应用的平台也由于处理速度不高,精度不够,灵活性差,不能升级和配置等缺点,也会直接影响到目标探测和识别的效果。本系统以空间调制型光谱仪下传数据作为研究目标,设计并实现了一种基于Xilinx Virtex-5 FPGA的数据处理平台,通过可配置的、高精度、接口灵活的IP软核资源,实现了光谱数据处理的关键环节,并给出相关试验验证,为光谱仪图像反演及误差校正探索了一种新途径。     

THz measurements of propane

Propane is present in many planetary atmospheres, as confirmed by vibrational spectroscopy in the infrared wavelengths. As the simplest alkane with a permanent dipole moment, propane has a rotational spectrum. The relatively light atom framework causes the strongest rotational transitions to appear in the submillimeter wavelength range. This fact, as well as the small dipole moment, have prevented the molecule from being observed in the interstellar medium. Telescopes with high sensitivity at high altitude such as the Atacama Large Millimeter Array or above the Earth’s atmosphere like the Herschel Space Observatory are likely to be sensitive enough for detection of this species in the interstellar medium, planetary nebulae, hot cores and/or planetary atmospheres. We present the rotational spectra of propane in its ground and first two excited vibrational states, measured through 1.6 THz. The ground state submillimeter spectrum is approximated well by semi-rigid rotor. The submillimeter data has been combined with high resolution centimeter wavelength data to enable analysis of the equivalent dual-hindered rotor torsional substates using a simplified version of a symmetric two-top Hamiltonian. The same model has been applied to the torsionally excited states that experience more large-amplitude motion and require additional tunnelling parameters.     

~6Li~(32)S双原子分子的光谱和辐射跃迁理论研究

在aug-cc-pV5Z/CASSCF/MRCI水平上讨论了~6Li~(32)S双原子分子的9个较低能量电子态(X~2∏,a~4△,B~2△,b~4△,A~2∑~+,C~2∏,F~2∑~-,E~2∑~+和D~2∏)的势能函数和光谱常数;其中基态平衡核间距、谐振频率、转动常数等均与实验值相符;b~4∏,C~2∏,D~2∏态的平衡核间距均超过了0.4 nm,并且离解能较小,不稳定.D~2∏态是离子对态,离解极限为Li~+(~1S_g)+S~-(~1S_g).预测了最低激发态A~2∑~+跃迁到基态X~2∏的电子跃迁偶极矩、爱因斯坦自发发射系数、弗兰克-康登因子和辐射寿命.