无人机侦察多目标实时定位技术研究

目标定位是无人机侦察系统中至关重要一步。为增强无人机侦察目标定位的实时性、提高定位精度及侦察效率,提出一种多目标实时定位的方法,建立主次目标定位几何关系及坐标转换模型,结合已知数据信息求取各目标大地坐标,并用蒙特卡洛法分析目标定位误差。最后,基于即将组网成功"北斗二代"卫星导航系统对无人机空中定位,同时采用递归最小二乘算法滤波处理,提高了目标定位精度。研究及实验结果表明,北斗导航定位能够有效提高无人机空中定位精度,且有望达到厘米级精度,同时采用RLS滤波处理能使目标定位精度提高10 m左右。该方法能够有效增强无人机定位实时性,提高定位精度及侦察效率。     

基于DEM的伊犁河谷气温空间插值研究

为了研究伊犁河谷地区气温空间变异性,提出基于DEM修正的空间插值方法,以1961-2008年伊犁河谷地区及周边19个气象站点月平均气温数据为基础,分析多年平均气温与海拔的相关关系,并与反距离权重法(IDW)、克里格插值法(Kriging)等传统方法计算结果进行对比.结果表明:该研究区的气温直减率为0.564℃·100 ...     

对固定平台红外单站被动定位技术研究

介绍了一种基于红外成像和序列图像处理技术的对固定平台红外单站被动定位新算法.该算法通过对红外成像目标的实时测量信息求解出目标相对测量基站的距离,它适用于匀速、匀加速和变加速等各种运动模型,具有定位精度高、体积小和便于机动的特点.该算法对可见光成像单站被动定位同样有效.     

红外单站被动定位技术速度更新算法研究

针对红外单站被动定位技术中空中机动目标的运动速度不断变化这一实际情况,提出了一种基于红外相机运动特性的对目标的运动速度进行实时更新的校正算法.该算法克服了大多基于匀速直线运动这一空间模型的红外单站被动定位方案目标速度不变的缺点,客观地反映了空中机动目标的实际运动状况,不仅能对目标的运动速度进行实时准确的更新校正,而且可推演出一种新的红外单站被动定位算法,对推动红外单站被动定位技术的工程实用化进程具有重要的意义.     

基于多视场拼接的飞机偏心定位距精确测量

针对某型飞机飞行试验中,无法采用常规机载影像测量方法精确计算飞机滑跑过程偏心定位距的问题,设计了一套基于地面多像机视场拼接的影像测量方案。通过在跑道边多点交错布设高速像机阵列,组成高速像机测量控制网,实现飞机滑跑过程影像的全覆盖;采用多摄像机交会接力测量以及数据拼接的方式,实现飞机偏心定位距的测量。实验仿真结果表明,采用该方案偏心定位距最大测量误差不大于3 cm,满足飞行试验精度要求。     

基于视角无关转换的深度摄像机定位技术

通过整合深度和颜色信息,深度摄像机Kinect能够稳健的侦测出人体及人体骨架关节点,为计算机视觉、人体行为识别、机器人学的发展带来了革命性的进步.然而单台深度摄像机的侦测范围有限.虽然采用多台深度摄像机所构建的摄像机网可有效的扩大侦测范围,但是必须依赖深度摄影机之间的相对位置与朝向的精确标定.论文采用作者之前提出的以人体骨架为基础的视角无关转换技术,能快速稳健的标定出深度摄像机之间的位置关系.通过利用相邻两台深度摄影机同时侦测到的人体骨架,论文能直接利用深度摄影机所量测的人体上半身中稳定的关节点为新坐标系的参考点,实时的计算出两摄影机之间的平移向量和旋转矩阵,而不依赖其他额外的校正设备或人为介入处理.通过在室内环境中安装两台摆放于不同位置与朝向的深度摄影机,从而,验证了该方法的实时性与易用性.该实时标定方法解决了深度摄影机侦测范围有限的限制,同时,可由两两相邻的标定扩展到多台深度相机的全局标定,从而,可以被广泛的应用于人体行为识别、情境感知服务等领域.     

车载光电侦察系统目标定位及误差分析

车载光电侦察系统在目标定位过程中,由于光电平台、惯导系统的工作方式及安装位置差异,在建立光电平台坐标系、惯导系统坐标系、本地坐标系、地心坐标系、基于参考椭球的经纬度表示等一系列坐标系基础上,推导出目标定位模型,计算出目标的经纬度和高程,实现对目标的精确定位。通过模型对光电侦察系统的主要误差源进行分析和试验仿真,结果表明该模型能够保证对目标定位精度的要求。外场实验结果表明:系统目标定位精度优于15 m。     

正交像散高密度三维单分子定位显微的数值模拟

单分子定位显微(single molecule localization microscopy, SMLM)成像技术利用荧光分子的稀疏发光、探测及定位,实现了纳米级空间分辨率的超分辨成像.为了提高其时间分辨率,需要提高同时发光的荧光分子密度.但随着分子密度的提高,不同分子的点扩散函数(point spread function, PSF)在探测器上将发生严重的重叠现象,导致空间分辨率降低,尤其是在进行三维SMLM成像时.为了解决这一问题,本文提出了一种基于正交像散的高密度三维单分子定位超分辨成像方法,并对该方法进行分析和数值模拟研究.该方法的核心是在单分子定位显微镜中将采集的荧光分成两束成像在同一个探测器的两个区域,并在两个通道中各引入一个光学参数相同但取向相互正交的柱透镜,实现对同一个荧光分子正负两个像散PSF图像的同时探测,然后建立该成像过程的线性投影模型,利用压缩感知算法求解出荧光分子的三维定位信息.结果表明,由于两个正交柱透镜产生的一组正交像散PSF对作为一个分子的系统响应时具有较低的相关性,该方法的高密度三维定位准确性可显著优于采用单个柱透镜的传统像散方法,且离焦程度越大两个...     

基于超宽带技术的室内定位系统设计

为保障室内人员及物品安全,满足人们日常生活中对室内各个物品准确位置认知的需求,需要对室内定位系统进行设计。当前方法是利用红外线、超声波或射频识别技术对室内定位系统进行设计,系统中硬件设备昂贵,设备安装过程复杂,导致系统安装对环境要求太高,不适合应用于规模较大的室内,存在定位系统设计效率低、速度慢的问题。为此,提出一种基于超宽带技术的室内定位系统设计方法。该方法首先利用历史室内定位系统设计方法和当前室内定位系统设计需求,构建室内定位系统硬件,然后以该硬件为依据,采用模糊C均值法将室内物品特征空间信息数据,划分为若干个类,并将这若干个数据类别中数据点最多的类别留下,最后依据基于类匹配的室内粗定位和利用加权K近邻算法的室内精定位,完成对室内定位系统的设计。实验结果证明,所提方法可以准确地对室内定位系统进行设计,减少室内定位时间,提高定位效率,为该领域的研究发展提供有力依据。     

基于平面镜成像的单摄像机立体视觉传感器研究

在传统双目立体视觉传感器的基础上,对基于平面镜成像的单摄像机立体视觉传感器进行了研究。在电荷耦合器件(CCD)摄像机前放置一平面反射镜,通过对目标物体和其虚像进行拍摄,得到一幅具有视差的图像,该图像相当于摄像机和其在平面镜中的虚拟摄像机从不同角度对目标物体进行拍摄,具有双目立体视觉的功能。建立了单摄像机立体视觉传感器数学模型,分析了参数对单摄像机立体视觉传感器的视场范围和测量精度的影响,设计了传感器参数尺寸,进行了相关实验验证。实验结果表明,该测量方案方便有效,结构简单,调节方便,尤其适合近距离高精度测量。     

基于石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)的实时探测系统研究

利用石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)结合基于Lab-VIEW设计的数字 频率锁定技术建立了一套气体实时探测系统, 该方案使用3f信号作为误差反馈信号, 将激光器锁定在待测气体吸收峰的中心位置, 保证了长时间测量的准确度并且提高了探测效率. 实验中采用中心波长位于1.396 μm的DFB半导体激光器作为光源, 选择常压下空气中的水汽作为研究对象, 对系统性能进行了测试, 并对影响影响系统探测灵敏度的主要因素进行了分析. 实验结果表明, 该系统可以将激光器稳定在± 0.001 cm^-1范围内, 对激光器长时间工作时的波长漂移起到了很好的抑制作用, 系统的检测限约为1 ppm, 该方案可以直接应用于工业气监测、痕量污染物实时测量等领域.     

基于双数字信号处理器(DSP)的实时相关图像处理系统的设计

以两片由TI公司生产的数字信号处理器TMS320C6203B为核心,用可编程逻辑阵列CPLD进行逻辑控制,采用现场可编程门阵列FPGA作图像的预处理和进行双数字信号处理器(DSP)之间的通讯,实现了实时相关的图像处理。此系统实时性好,可直接利用数字图像的灰度特征,在低信噪比的情况下目标跟踪点漂移小,目标跟踪能够较好地适应不同灰度分布的背景。     

Research on atmospheric refraction correction of airborne electro-optical system target location北大核心CSCD

目标定位精度是评判机载光电系统性能的一项重要指标。对于高空机载光电系统,目标定位精度除受传感器、测距仪、载荷平台稳定精度、飞行平台稳定精度和位置精度等综合因素影响外,还受大气折射的影响,对于高空机载光电系统远距离对地观测,大气折射对目标定位的影响尤为严重。该文从大气折射对目标定位的影响机理出发,给出大气模型,分析大气折射的影响因素,并基于介于圆球体和参考旋转椭球体之间的地球模型给出了大气折射误差模型;基于该文提出的近似参考旋转椭球体地球模型,仿真分析了大气折射对目标定位的影响结果。分析结果对于机载光电系统远距离目标定位大气折射修正具有重要指导意义。     

基于形态学的人工标志中心亚像素定位方法研究

在使用圆形人工标志的计算机视觉检测中,标志的定位精度直接影响到检测的整体精度。以往的中心定位算法对人工标志的中心定位精度差、速度慢,已不能满足精密、快速的检测要求。在经典数学形态学的基础上提出采用改进的扩展形态学的方法提取圆形人工标志的边缘,通过最小二乘拟合方法计算人工标志中心。该方法具有精度高和速度快的优点。实验表明其定位精度在0.02~0.03像素之间,能够满足高精度计算机视觉检测的要求。     

基于RFID和无人机的畜牧定位系统

针对牲畜放养情况下出现的易走丢,难以定位和统计问题,设计实现了基于RFID和无人机的畜牧定位系统。系统主要由数据采集、数据处理和终端显示三个功能模块组成。通过给每个牲畜绑定一个有源RFID标签,结合装配有RFID阅读器和手机的无人机进行自动巡航,实现把RFID数据和扫描到RFID时所对应的经纬度数据经手机进行预处理,再使用移动数据网络发送到数据服务器。服务器端对数据进行进一步分析和处理后,将牲畜位置数据和统计数据在养殖户手机终端显示,方便养殖户进行牲畜查看和管理。最后通过实地实验,对获取到的数据进行结果分析,显示牲畜定位误差在系统估计误差范围之内,具有较高准确性。对比原有的修筑围栏等方式,本系统具有成本较低、使用方便、可行性高的优点。     

基于自适应背景的目标跟踪算法研究

随着现在的社会发展以及经济进步,我国的科学技术方面发展迅速,特别是在技术监控方面更是突飞猛进。为了更好的对目标遮挡影响进行降低,我国在这方面主要依据自适应的技术发展背景下提出目标跟踪计算法,用来完善我国的监督控制技术。这种计算方式第一是根据对观察目标的基本外观形态进行的鉴定与跟踪,将其自身的运动量进行平均计算;其次是根据时空的运行方向与特征进行跟踪目标的计算,建立比较完善整体的运行模型,再根据这个运动模型以及整体的状态对监督目标进行检测与控制,这期间就会形成一种遮挡掩膜。对于掩膜是一种将程序数据等绘制成光刻板,在程序使用期间非常可靠,并且制造成本比较低,使用方便;最后是在不同的使用情况下将不同参数进行收集,自动的适应运动模型的运行。针对这种计算方式的实验主要是利用两种在国际上经常使用的CAVIAR、York数据进行测试,并且根据这两种数据对测试的精准度与多重目标跟踪等进行评定,检测跟踪的整体性能。通过多方面的研究表明这种方式的跟踪的性能非常好,并且还能很好的将跟踪目标的鲁棒性进行遮挡。     

自动选取辅助目标的建筑物目标间接定位方法

针对序列图像中目标因不显著、被遮挡等情况而出现的虚警或丢失问题，提出一种基于自动选取辅助目标的建筑物目标间接定位方法，提高目标跟踪稳定性。该方法首先自动选取红外图像中形状稳定、灰度显著的区域作为辅助目标。定位建筑物目标后，提取其与目标相对位置关系, 之后利用该相对位置间接定位，最后融合直接识别及间接定位结果定位目标，并能实时更新辅助目标，保证其时刻处于视场中。实验结果表明:通过间接定位能解决目标虚警或丢失问题，提升目标定位过程中算法的准确性及鲁棒性。     

激光雷达精确修正对流层目标定位误差

提出了一种利用纯转动拉曼激光雷达修正对流层目标定位误差的方法,其基本思想是通过接收氮气和氧气的纯转动拉曼回波信号反演大气折射率垂直廓线,根据目标定位误差理论修正不同高度处目标物的总折射角和高度定位修正值.结果表明：通过纯转动拉曼激光雷达反演大气折射率廓线,可较好修正目标定位误差.计算定位误差时得出相同高度处目标物的总折射角和高度定位修正值随视仰角的增加而减小.当视仰角为10°时,位于8 km高度处的目标物总偏折角可达3.15′,高度定位修正值为14.55 m.当视仰角为30°时,相同高度处目标物总偏折角仅 关键词： 激光雷达 定位误差 大气折射指数 大气温度     

High-accuracy and real-time 3D positioning,tracking system for medical imaging applications based on 3D digital image correlation

This paper presents a system for positioning markers and tracking the pose of a rigid object with 6 degrees of freedom in real-time using 3D digital image correlation, with two examples for medical imaging applications. Traditional DIC method was improved to meet the requirements of the real-time by simplifying the computations of integral pixel search. Experiments were carried out and the results indicated that the new method improved the computational efficiency by about 4–10 times in comparison with the traditional DIC method. The system was aimed for orthognathic surgery navigation in order to track the maxilla segment after LeFort I osteotomy. Experiments showed noise for the static point was at the level of 10⁻³ mm and the measurement accuracy was 0.009 mm. The system was demonstrated on skin surface shape evaluation of a hand for finger stretching exercises, which indicated a great potential on tracking muscle and skin movements.     

深空背景弱小目标实时检测算法研究

根据深空背景的特点,提出一种基于FPGA和DSP的检测算法,并设计相应的硬件系统,能对大小为512×512像素、帧频率为40帧/s的视频图像进行实时处理。先在FPGA中用最大中值滤波抑制空间成像噪声,解决了图像预处理运算量大对处理速度要求高的难题,再在DSP中用使用改进的双差分法进行运动目标分割,克服了单差分提取目标轮廓不准的缺点,最后结合候选目标的特征,采用基于逻辑的最近邻关联方法提取目标航迹。试验结果证明该算法满足了深空背景弱小目标实时检测的要求。