宽带图像信号的直线提取

该文用FPGA＋DSP实现了宽带图像信号的实时直线提取,适用于通常的视频图像信号和线阵CCD成像的连续图像信号。实现的直线提取模块已经用于高传输率的快速遥感图像处理系统。算法将直线提取中的参数计算分解为一个可以累加的过程,从而简化了计算,同时保证了直线参数的准确性,在理论上证明了算法的完备性,文章的最后给出了实验结果及比较。     

地铁监控中的行人检测方法

针对地铁视频监控中行人检测问题,提出了一种将背景建模与形态学相结合的行人检测方法。算法首先对视频序列图像进行预处理;然后利用背景建模不断更新复杂环境中运动区域,提取目标区域;再通过改进的形态学算法对目标区域进行人体检测。实验结果表明,该方法能够准确地检测地铁视频监控中的行人,运算速率较快,鲁棒性较高。     

边缘追踪模型与SURF检测结合提取天绘影像机场目标

目的 遥感影像提取识别机场目标是遥感领域研究的热点。但是大多研究仅使用被裁剪的影像进行提取识别,由于处理速度等原因很少使用整景高空间分辨率遥感影像提取机场目标。大多数研究是先提取出图像中的直线,根据直线确定机场跑道再确定机场目标,但高分辨率图像提取的直线不仅是机场跑道的,还有可能是高速公路、铁路、大型厂房的外墙、耕地边缘、山脉、地层等,如何区分提取的直线是机场跑道很少被研究。很多研究提取的都是大型机场目标,没有对小型机场进行提取识别,另外如果图像中同时有两个机场应该如何提取也没有被研究。天绘具有数据实时回收,数据全球覆盖等特点,本文将使用高空间分辨率天绘影像（6 000×6 000 像素）提取机场目标。天绘影像地物类型复杂,细节丰富,仅使用一般的空间滤波或边缘探测方法会导致检测结果中有过多的噪声和伪边缘,致使机场目标识别不出来,所以建立了一种以边缘提取追踪模型和SURF（speeded up robust features）检测结合的检测方法和提取流程,达到机场目标识别的目的。方法 边缘提取追踪模型是建立在边缘提取基础上。首先对天绘影像进行滤波处理消除噪声,再对图像进行梯度幅值和法线梯度方向的计算,并利用改进的非极大值抑制方法找到梯度图像中局部变化的最大值,删掉其他值,获得单像素边缘图像,然后对边缘图像进行边缘轮廓线追踪提取出边缘轮廓线,最后使用直线检测和SURF检测方法识别出机场目标。结果 使用本文方法成功地识别了4景天绘卫星图像中的机场目标。借助改进的非极大值抑制和边缘轮廓线追踪提取方法有效地提取了影像中所有地物的边缘,识别出的地物边缘都是清晰的、单像素的边缘,对地物边缘轮廓进行直线提取,并在提取直线的基础上使用SURF检测获得图像中的机场目标。利用天绘卫星图像成功在2景图像中分别提取出一大、一小两个机场,在另外两景图像中分别各提取出一个机场,顺利地实现了用天绘卫星图像提取识别机场目标的过程。结论 本文提出的机场目标提取方法十分有效,该方法不仅适合于天绘卫星遥感数据,还适用于和天绘卫星类似的其他遥感卫星数据。其中对非极大值抑制方法的改进能够提取出更准确的边缘,也能提取出更细微的边缘, 抑制虚假边缘的产生,对提取小型机场有帮助。     

高分辨率遥感图像中机场目标的并行快速提取

针对高分辨遥感图像机场目标检测存在漏检和误检,鲁棒性低,且处理多幅图片速度慢的特点,提出一种基于批量化并行处理模式的遥感图像机场目标提取方法。利用模糊增强方法对图像进行预处理,利用基于像素梯度和方差信息的模糊边缘检测算法对图像进行边缘检测,从中筛选出长直线,利用Hough变换提取其中平行的直线作为机场跑道特征。在得到的特征点中选取种子点进行区域生长,从而提取出完整的机场目标。利用MPI多进程并行处理的编程方法来实现对多幅图片中机场目标的批量化并行快速提取。实验结果表明该算法具有很好的鲁棒性,能准确地检测并提取出完整的机场目标,能够大幅度提高程序处理多幅图片的速度。     

从航空遥感图像中自动提取主要道路

如果能自动地从航空遥感图像中提取出道路网,将会简化城市地物目标的分类和测量过程.该文根据城市主要道路在图像中的特性进行了模型化处理,进而提出了基于直线的、自动提取的方法.算法重点考虑到成像过程中必然引入的各种噪声,用高斯分布函数模糊化直线参数,使提取具有良好的稳健性.算法中的参数选择都是通过理论分析所得,因此,提取过程实现了自动化.实验结果表明,该方法能够从实际航空遥感图像中提取出主要道路网.     

基于运动信息与多尺度分水岭的视频目标分割

从视频序列中提取视频目标是基于内容编码中的一项关键技术。提出了将高阶统计运动检测和多尺度分水岭相结合的视频目标分割算法。该算法首先利用高阶统计运动检测算法检测出运动区域，通过后处理得到运动目标的初始模板。然后，用小波变换对视频图像进行多分辨率分解。在最低分辨率上应用分水岭算法分割得到具有精确边缘的分割区域，通过将区域融合后的区域逐步投影到高分辨率图像上并结合高分辨率图像上的分水岭算法逐步提取出具有精确边缘的区域。最后，将运动目标的初始模板和多尺度分水岭分割得到的区域结合起来提取出具有精确边缘的视频对象。实验结果表明该算法能有效地分割和提取出视频序列中的视频对象。     

利用地平线与跑道边缘线估计无人机着陆参数

研究了一种基于机器视觉的无人机着陆参数计算方法,通过利用图像处理得到的地平线、跑道两条边缘线在图像像素坐标系下的直线方程,可以获得无人机着陆过程中的5个飞行参数:高度、侧偏距、滚转角、俯仰角、偏航角.介绍了视觉测量的一般理论;给出了飞行姿态角测量方法;提出了无人机高度和与机场跑道中线的距离的计算方法.利用实拍的一段无人机着陆视频验证了提出的方法,实验研究表明:该方法可以有效地获得5个飞行参数,为无人机自主着陆提供着陆参数.     

高分辨率人造目标影像中伪直线剔除方法

高分辨率影像中的伪直线是人造目标提取过程中增加计算复杂性和降低提取结果可靠性的一个主要因素。针对现有基于边缘检测的直线提取算法不能有效剔除伪直线的缺点,提出了一种可行的方法用来剔除伪直线。该方法体现在直线提取的两个不同阶段：一是在边缘点编组前,通过引入12个过滤模板来剔除部分编组过程中可能拟合成伪直线的边缘点;二是对于已提取出来的每条直线,依据它们两侧邻域图像的灰度分布特性来判定直线的真伪。大量实验结果表明,该方法能够有效剔除由图像噪声或不规则天然地物拟合得到的绝大部分伪直线,而几乎不影响提取对应人造目标的真直线。     

一种新的直线提取算法研究

研究了一种快速的图像直线提取算法。将边缘按方向划分成若干子边缘,利用判据从子边缘提取出局部直线,然后依据准则合并相应子边缘得到全局直线及参数。准确提取出图像中的直线特征及端点和方向等参数。实验结果表明,算法比Hough变换更准确、快速、可靠地提取图像的直线特征。     

基于模板搜索的高分辨率SAR图像机场提取方法

针对高分辨率SAR图像机场提取问题,设计了以尺度变换、边缘检测、短线提取、短线连接、平行线提取和验证识别等流程的机场提取方案,并针对机场跑道特点在短线提取和短线连接两个关键步骤上提出了新的算法。直线提取利用了边缘线的结构特征,将边缘曲线看成三种线基元的组合,能从边缘图像中快速拟合出短直线。短线连接提出了一种基于模板搜索的直线连接方法,将短直线连接问题转化为在模板参数空间里搜索峰值的问题。实验表明,本文方法简单快速可行。     

Horizon Profile Detection for Attitude Determination

The horizon appearance is a strong visual indication of the attitude of an aircraft, so a vision based system should be able to detect the horizon and use its appearance to extract attitude measurements. Past methods have made the assumption that the horizon is straight, this neglects possible navigational and attitude information. This paper outlines a horizon detection method which allows for the actual horizon profile shape to be extracted. This horizon profile is then used for visual attitude determination. Test results for a captured flight video are presented and the proposed method is compared and evaluated against other methods.     

Fixed‐wing attitude estimation using temporal tracking of the horizon and optical flow

A method has been developed for estimating pitch angle, roll angle, and aircraft body rates based on horizon detection and temporal tracking using a forward‐looking camera, without assistance from other sensors. Using an image processing front end, we select several lines in an image that may or may not correspond to the true horizon. The optical flow at each candidate line is calculated, which may be used to measure the body rates of the aircraft. Using an extended Kalman filter (EKF), the aircraft state is propagated using a motion model and a candidate horizon line is associated using a statistical test based on the optical flow measurements and the location of the horizon. Once associated, the selected horizon line, along with the associated optical flow, is used as a measurement to the EKF. To test the accuracy of the algorithm, two flights were conducted, one using a highly dynamic uninhabited airborne vehicle (UAV) in clear flight conditions and the other in a human‐piloted Cessna 172 in conditions in which the horizon was partially obscured by terrain, haze, and smoke. The UAV flight resulted in pitch and roll error standard deviations of 0.42 and 0.71 deg, respectively, when compared with a truth attitude source. The Cessna flight resulted in pitch and roll error standard deviations of 1.79 and 1.75 deg, respectively. The benefits of selecting and tracking the horizon using a motion model and optical flow rather than naively relying on the image processing front end are demonstrated. © 2011 Wiley Periodicals, Inc.     

基于LabVIEW的四旋翼飞行器姿态监测系统设计

姿态监测是四旋翼飞行器实现正常飞行的主要因素之一,飞控手操控飞行但无法精准地获取实时姿态数据,存在一定的误差且准确性较低;针对以上问题,系统设计采用STM32F103RBT6单片机和MPU9250传感器采集四旋翼飞行器飞行过程中的飞行高度、飞行速度、滚转角以及俯仰角,并将数据传输给上位机LabVIEW软件平台;在虚拟软件平台对四旋翼飞行器的姿态信息进行显示、存储、报警及回放等功能;测试结果表明,姿态监测系统可以实现数据可视化,采集数据的绝对偏差值小于0.5%,提高了四旋翼飞行器姿态监测的准确性,满足了控制小型四旋翼无人机的实际需要。     

平显记录视频中的刻度带信息提取研究

平显记录视频与飞行记录参数互补一起构成完备的反映飞机状态和作战过程的数据源.分析了航向和航向刻度带的显示属性及其提取方法.应用机器视觉原理,构建航向信息提取模型,并给出航向信息提取方法.此模型和方法还适用于采用垂直方向刻度带来指示的指示空速和高度信息提取.     

基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法

无人机飞行受到气动阻尼扰动,从而导致控制稳定性不好。当前采用翼型截面气动参数调节的方法进行无人机抗扰控制,以扭角以及振动方向等参数为约束指标,参数调节的模糊度较大,对气动姿态参数调节的稳定性不好。文中提出基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法。该算法根据无人机的飞行工况构建各阶模态对应的气弹耦合方程,在速度坐标系、体坐标系、弹道坐标系三维坐标系下构建无人机的飞行动力学和运动学模型;采用卡尔曼滤波方法实现对无人机飞行参数的融合调节和小扰动抑制处理,并采用末端位置参考模型进行无人机飞行轨迹的空间规划设计;在卡尔曼滤波预估模型中实现对动力学模型的线性化处理,采用气弹模态参数识别方法进行无人机的飞行扰动调节;将姿态控制作为内环,获得位置环状态反馈调节参数;以无人机的升力系数和扭力系数作为气动惯性参数进行飞行姿态的稳定性调节,从而实现无人机抗扰动控制律的优化设计。采集飞机的俯仰角、横滚角和航向角作为原始数据在Matlab中进行仿真分析,仿真结果表明,采用所提方法进行无人机抗扰动控制的稳定性较好,对气动参数进行在线估计的准确性较高,航向角误差降低12.4%,抗扰动能力提升8dB,收敛时间比传统方法缩短0.14 s,无人机飞行的抗扰动性和飞行稳定性得到提高。所提方法在无人机飞行控制中具有很好的应用价值。     

四轴飞行器姿态控制系统设计

由于四轴飞行器系统具有不稳定、非线性、强耦合等特性,所以姿态控制在飞行器完成飞行任务的过程中尤为 重要。本文着重对飞行器姿态控制算法进行研究。首先对飞行器建立合理的坐标系,根据角度传感器所测得的角度,得到以 四元数表示的姿态转换矩阵。根据空气动力学原理,牛顿第二定律,对飞行器建立动力学模型,得到四个独立通道的控制输入 量,该控制输入量可以通过控制四轴飞行器各个方向的加速度来对飞行器进行姿态控制。     

一种飞机的航迹模拟仿真算法

飞行仿真中,飞机航迹模拟没有考虑飞机是匀速还是变速,一般由简单的直线和圆组合来表示,这种表示算法较为理想化或简单化。为了建立逼真空情,实现复杂多样的飞行动作模拟,本文对飞机运动的数学模型进行研究,归纳总结飞机直线飞行算法,针对飞机转弯航迹过于理想和简单化提出一种新的模拟算法来模拟飞机转弯航迹。将飞机匀速和变速转弯用一种算法实现,增加新的转弯方式并提高飞机航迹多样性。最后将新算法替代老算法在航管模拟训练系统中进行应用与仿真,与真实飞机航迹数据对比,证实新的算法可以模拟出变速转弯航迹,并使整体航迹更加接近真实。     

改进PID的无人机飞行姿态角控制消颤算法

无人机在整个纵平面飞行过程中,由于飞行姿态角的大幅度变化以及气流的作用,导致机身颤抖,影响飞行稳定性.提出一种基于PID变结构控制的无人机飞行姿态角控制消颤算法,首先进行了无人机飞行姿态角控制系统的被控对象参量分析,构建无人机在姿态角变化剧烈、大迎角飞行时的三通道模型,采用变结构控制方法进行控制器设计.结合小扰动原理和Lyapunov稳定性原理进行扰动抑制和稳定性证明,采用梯度算法调整权值进行飞行姿态角控制的消颤处理,采用自适应算法在线调整权值实现PID变结构控制改进.仿真结果表明:采用该算法进行无人机飞行姿态角控制和消颤处理,大幅度提高无人机飞行定姿的精度,横滚角、俯仰角和航向角的控制精度有较大提高,稳定性和收敛性较好,确保了无人机飞行稳定性.     

水陆两栖飞机的无线电高度数据处理方法研究

分析了水陆两栖飞机因水上起降和机腹船体构型导致的对无线电高度表数据进行零位基准修正、天线位置修正、负高度显示等特殊的处理要求.提出了零位基准设置的判据,建立了基于坐标变换矩阵,利用姿态角数据对零位基准设置、天线布置偏离零位基准等因素产生的测高误差进行修正的无线电高度数据处理方法,将姿态角的修正从俯仰角扩展到横滚角.应用...     

具有速率限制的民机舵面实时铰链力矩特性研究

针对飞机设计过程中,操纵面铰链力矩确定问题,进行具有操纵面偏转速率限制的电传飞机实时铰链力矩计算方法研究.这里依据飞机动力学特性、具有最大速率限制的舵面动力学特性以及舵面部件气动特性,确定飞机飞行过程中舵面的实时铰链力矩.利用MATLAB/simulink工具建立了舵面动力学模型和飞机动力学模型.以纵向操纵面升降舵为例,仿真研究了某飞机定直平飞以及机动飞行中舵面实时铰链力矩特性,给出了对应状态的舵面偏转速率,对比分析了静平衡法和本方法确定的操纵面总力矩特性的差异,结果表明本方法适合飞机详细设计阶段.