基于局部特性实现单帧图像小目标检测的研究

以目标成像点的扩散理论为基础,建立小目标在空域上的灰度特性模型,分析目标、背景和噪声的基本特性。由形态学开闭运算得到各像素位置的灰度变化值,再根据此值确定潜在目标区域。研究了各潜在目标区域的多方向多级梯度特征,实现了单帧图像的小目标检测。研究结果表明,该方法能够有效抑制不均匀背景杂波,增强目标信号,提高单帧亮暗点目标的检测能力。对于信噪比为0.89的图像,可获得34.74的信噪比增益。     

光学窗口材料激光辐照热-力效应的解析计算研究

建立了高功率连续激光辐照透明光学材料的热力学模型,通过积分变换方法求解三维热传导方程,得出了激光辐照引起的瞬态温度场分布的精确解析解,并在此基础上进一步求得热应力场的瞬态分布。以1.315μm的高能氧碘激光辐照熔石英玻璃为例,计算了熔石英在激光辐照下的温度场与热应力场分布,分析了其激光损伤机理。研究结果表明由于熔石英具有优良的热稳定性,温度不均匀分布所产生的热应力相对较小,激光损伤主要是受辐照区域温度值超过材料熔点发生熔融破坏。理论分析结果与相关的实验结论一致,说明所建立激光辐照效应模型的合理性。     

激光主动侦测系统探测能力分析

激光主动侦测系统可实现远距离猫眼目标的成像探测与识别,探测能力分析是系统设计的前提和基础.为了评估激光主动侦测系统对猫眼目标的探测能力,以激光回波功率为基础,建立了系统信噪比的数学物理模型.分析了影响探测能力的因素,数值模拟了信噪比与接收光学镜头直径、发射激光峰值功率、激光束散角以及等效反射面离焦量的定量关系.结果表明,在一定作用距离范围内,散粒噪声、背景噪声与暗电流噪声、热噪声相差至少2个数量级,系统噪声主要来源于散粒噪声及背景噪声;提高系统探测能力最为有效的方法是选用激光束散角小的光源.这一结果可用于指导激光主动侦测系统的设计.     

基于人眼状态信息的非接触式疲劳驾驶监测与预警系统

疲劳驾驶预警系统对保障驾驶员的安全驾驶具有十分重要的作用。以驾驶员人眼图像信息处理为基础,建立了离散单位时间内非正常状态时间所占百分比疲劳判断模型,实现了对驾驶员疲劳状态的监控与预警。通过近红外光源对人眼主动照明,采用互补金属氧化物半导体摄像头实现对人眼图像信息的采集,基于Adaboost算法实现人眼准确定位,利用Harris强角点检测人眼中心区域,得到眼睛的视线状态信息,根据疲劳判断模型,设计可调的预警阈值,实现驾驶员疲劳状态的分级预警。实验结果表明:在一定条件下,系统判断响应时间为1.5 s,虚警率为4%,具有抗干扰性强和实时性好等特点。     

星载光电成像系统空间目标的检测与识别技术研究

针对星载光电成像系统的空间目标检测与识别技术,设计了一套数字信号处理器(DSP)结合现场可编程门阵列(FPGA)的图像处理系统,并提出了一种卫星目标检测与识别方法。在没有先验知识条件下,利用改进的图像差分法对具有星空背景的序列图像进行目标检测,再根据卫星与天然星体具有不同的边缘轮廓信息,通过最小距离分类器识别出卫星目标,获得卫星模板,从而可进行模板匹配以实现卫星的快速检测和识别。实验结果表明,提出的方法相对于传统方法,运算时间减少了15%~40%,满足星载光电成像系统对卫星目标检测与识别的准确性与实时性的要求,在工程实践中具有一定的应用价值。     

地形地物对星载激光测高仪回波信号的影响

地形地物的回波信号特性影响着星载激光测高仪测量精度。对星载激光测高仪回波脉冲信号进行了理论分析,建立了地形地物数学物理模型,对不同地形地物的回波信号进行了数值模拟研究;在采用不同回波信号检测的情况下,分析了不同地形地物造成回波信号的变化所引起的测量误差。研究结果对保证星载激光测高仪测量精度具有重要的意义。     

1 319 nm连续激光辐照皮肤组织的光热效应实验研究

实验测定了离体人皮肤组织在1 319 nm连续Nd:YAG激光辐照下径向和轴向不同位置的温度分布,研究了激光辐照功率密度和作用时间对皮肤组织温升分布的影响.结果表明,皮肤组织中的温度分布与探测位置、激光辐照功率密度以及作用时间密切相关;激光输出功率密度15.80 W/cm2时安全辐照时间阈值为120 s,功率密度48.92 W/cm2时安全辐照时间阈值为6 s.     

电视跟踪箱跟踪性能检测仪设计

最小跟踪目标对比度、最小跟踪目标尺寸、最大跟踪目标速度、跟踪精度、目标捕获概率和目标捕获时间等六个指标是衡量电视跟踪箱跟踪性能的重要指标。本文介绍了电视跟踪箱跟踪性能检测仪设计方案、工作原理和组成，包括针对电视跟踪箱的性能检测设计的、基于PC总线的模拟目标产生卡，该卡可以利用软件编程产生目标大小、对比度、运动轨迹、速度和方向等参数都可以精确调整的运动或静止模拟目标。该检测仪已应用于多种电视跟踪箱的性能测试和评价中，与传统的室内标志法相比，具有可编程性好、精度高、通用性强和运动状态可控性好等特点。     

全向凝视光电成像系统鱼眼透镜的设计

为了实现光电成像系统对半空域目标的成像、探测和告警,以大视场成像理论和像差理论为基础,采用缩放法对光学系统鱼眼透镜进行了理论分析和仿真设计。利用桶形畸变及光阑彗差来增大像面照度的均匀性,通过光线追迹减小系统轴外像差,对系统成像质量进行多次评价与分析,并推导了透镜成像的畸变校正模型。结果表明,在可见光波段,得到了成像质量良好的鱼眼透镜,CCD有效像面尺寸为8.446mm×7.042mm,有效像素为2448×2050,视场为180°,焦距为2.24mm,相对孔径为1:2.8,像面照度均匀性达到90%以上,点列图弥散斑均方根半径值小于1/2像元,光学传递函数在145lp/mm空间频率处大于0.4。全向凝视光电成像系统可实现半空域目标实时探测。     

单缝分数傅里叶变换的透镜单色焦距测量

透镜的单色光焦距是激光应用中的重要参数。概括了分数傅里叶变换的基本原理,讨论了利用分数傅里叶变换测量透镜焦距的实现方法和技术特点,提出了一种利用单缝的分数傅里叶变换测量透镜单色光焦距的实验方案,并给出了相应的程序设计思路。该方法自动化程度高,操作灵活,易于实现。