无人机大面阵CCD相机遥感系统

针对无人机遥感有效载荷的特点,利用系统集成的方法,设计了一套实用的无人机大面阵CCD相机遥感系统。介绍了系统的相机机身,光学镜头,面阵CCD后背,控制计算机以及这些组件的匹配关系。最后介绍了面阵相机的减振系统。所研制的系统在Y-12遥感飞机上进行了搭载飞行试验,获得了符合要求的图像。     

基于无人机与计算机视觉的中国古建筑木结构裂缝监测系统设计

中国古建筑木结构中裂缝繁多,裂缝成因与发展规律复杂,易引起木结构构件脆断,从而严重威胁中国古建筑木结构健康情况。该文基于无人机与计算机视觉技术设计了一套适用于中国古建筑木结构裂缝的监测系统,该监测系统包含无人机系统、相机系统和图像处理系统。在无人机系统中,该文设计了一款适合于中国古建筑木结构裂缝监测的无人机,并分析其悬停拍照的可行性。在相机系统中,进行了相机畸变矫正、像素解析度标定,并提出了一种改进的SIFT+RANSAC方法以提高裂缝图像拼接精度。在图像处理系统中,选择了适用于中国古建筑木结构裂缝图像的预处理方式,并将Hessian矩阵与自适应阈值分割法融合,有效地提取了中国古建筑木结构裂缝特征,进而通过计算机视觉测量方法准确识别构件和裂缝的尺寸。最后,基于中国古建筑木结构亭子模型验证了所提出中国古建筑木结构裂缝监测系统的可行性。     

航空成像像移及补偿技术

为了解决飞机的飞行、姿态变化以及相机与飞机的相对运动使航空相机在拍照时产生像移从而造成图像的模糊问题。首先我们在四个减震器上安装线位移传感器,通过分析位移值解算出相机与飞机之间的几何关系,再根据飞行、姿态变化得到物体与相机的相对运动量,构建二维运动模糊点扩散函数,采用加最优窗的维纳滤波方法,消除了航空成像系统图像模糊。实践结果证明,此方法能有效地消除航空成像系统图像的模糊。     

PCA图像融合算法在包装机涂胶检测中的应用

目的为解决卷烟厂包装机烟盒涂胶检测中,单一的可见光相机或红外相机对于涂胶的有无、位置、面积、均匀性等难以同时检测的问题,文中采用PCA图像融合算法作图像预处理,用于FX-2型包装机视觉检测系统。方法检测系统需要在涂胶检测处安装红外相机,同时捕获可见光图像和红外图像,然后将可见光图像与红外图像作主成分分析,替换主成分分量后进行图像融合,最后将融合后的图像输出至后端处理系统。结果实验证明,融合后的图像纹理细节丰富,同时包含了边缘信息与温度信息,对比度高,可检测性强。结论 PCA图像融合算法在涂胶检测的前端处理中非常有效,融合后图像经过后端处理,可以快速检测出包装纸上涂胶的有无、位置、面积以及均匀性,嵌入FX-2型包装机视觉检测系统后,可实时检测出涂胶不合格的包装纸。     

大面阵数字航测相机像移补偿的实现

航空拍摄时,由于飞机与地面景物存在相对速度等原因的存在,发生像移是难免的。为了提高航拍图像的成像质量及相机分辨率,大面阵数字航测相机设计开发了像移补偿装置。采用了由步进电机驱动凸轮机构从而推动CCD平动的像移补偿方法。依据相应的补偿原理,得出航拍过程中的理论像移量。经过航拍实验验证,设计的补偿装置实际补偿后的地物位移量小于1/3像元。     

指针式压力表自动计量校准系统

目前,指针式压力表常采用影像法进行计量校准,但在计量过程中存在压力表指针难分割、背景难分离和识别准确率低等问题,为解决上述问题,结合不同规格压力表表盘的外观尺寸,对压力表自动计量校准系统进行研究。首先,根据工业相机视野范围内压力表表盘外形尺寸,自动判断相机与压力表之间最佳工作距离;其次,利用图像边缘梯度值评价图像清晰度,自动完成相机对焦;最后,采用极坐标转换方法实现刻度线定位、指针提取、实时读数等功能。测试结果表明,该系统适用于外壳直径为40,60,100,150,200,250 mm的指针式压力表计量校准。     

三线阵CCD相机亚像元精度几何标定方法研究

为了解决三线阵CCD立体测绘相机内方位元素的几何标定问题,提出了一种实现相机亚像元精度内方位元素和交会角标定的方法。该方法利用光学高精度角度发生器和CCD细分测量相结合的检测方法,由最小二乘回归分析,实现相机内方位元素的标定,并通过扫描星点图像标定交会角。校飞实验的数据处理结果验证了该方法的有效性。     

用于自适应光学系统的80 bits CameraLink接口相机优化设计

为解决成品相机给自适应光学系统带来的实时性不高、灵活性和功能拓展性差等问题,本文提出了采用CameraLink协议接口、QDRII高速缓存、FPGA等进行相机设计的方法。该方法利用CameraLink高速接口保证了相机传输带宽,将FPGA作为主控单元,使相机具有可编程特性,保证了相机灵活性和功能拓展性。采用模块化的设计思路完成了相机优化设计,并进行了试验验证。结果表明相机在80 bits模式下8-tap/10-bit格式读出数据率达6 Gbits/s,264 pixels?256 pixels开窗后能实现5 200 f/s(帧/秒),且兼容CameraLink协议中其它格式。对相机进行了硬件图像裁剪的功能拓展,并分析了其它拓展功能应用。     

产品包装外破损实时监测系统

分析了包装产品检测的现状和存在的问题,结合包装箱检测的特点,设计了一种利用CANCAM智能相机的实时检测系统,给出了该系统的硬件组成、软件结构和检测方法,实际应用表明,该系统性能稳定,能够有效地解决产品包装外破损的检测问题.     

一种应用于超小型无人机的新型定高传感器

使用美国ICSENSOR公司的压阻硅式绝压传感器，对静压进行测量，并设计出适合超小型无人机使用的新型定高传感器，这种定高传感器具有灵敏度高，重量轻，单电源供电，板式结构。可靠性高，重复性好的特点，填补了应用于超小型无人机的定高传感器产品的空白。     

便携式无人机地面控制站设计与实现

为实现无人机状态监视、飞行操纵及机载任务设备控制,设计并搭建便携式无人机地面控制站。规划系统整体设计方案,提出采用USB接口技术设计完成系统的外部控制模块,解决系统便于携带的问题;利用Google Earth技术实现无人机状态实时监视,增强数据可读性。通过无人机飞行控制实验,表明该系统具有便携、人机界面友好、实时性强等优点,并具有功能扩展性。     

无人机航空摄影质量评价

无人机航空遥感系统获取遥感影像具有多种特性。通过多次试验，得到大量的图像和信息数据。本文利用无人机飞行实验所获得的控制数据，分别从像片重叠度、航带弯曲、像片旋转角及航高差等方面对无人机航空摄影质量进行评定，并绘制了无人机实飞航迹与预设航迹，显示了无人机的定点拍摄效果。然后分别利用地面控制点和无人机飞行控制数据对所获得的遥感影像进行了正射校正处理，均能获得正射影像。结果说明作为一种新型的对地观测系统，它的空中摄影质量满足摄影测量的基本要求。     

三目显微视觉系统自动对焦调整

在高功率激光物理实验的微小靶位姿检测中,由于摄像机景深小,靶在进入相机视场当中时所成图像易为离焦模糊图像,使图像中靶的图像特征不明显,降低靶的位姿检测精度。针对这一问题,本文提出了一种应用于三目显微视觉系统的微小靶自动对焦方法,根据三目显微视觉系统的结构特点设计了自动对焦方案,并针对不同相机中图像的不同特点分别提出了对应的清晰度评价方法。最终实验结果表明,本文所设计清晰度评价方法具有较好的单峰性和灵敏度;三目显微视觉系统在竖直方向的有效调焦可移动范围为5mm,水平方向的有效调焦可移动范围为3.2mm。     

双目动态摄影测量技术研究与实现

针对振动条件下雷达天线型面变形测量问题,设计了基于双目视觉动态摄影测量系统.介绍了系统的组成和工作流程,并对其中的相机同步技术、相机控制场标定技术、圆形标志点中心定位技术、像点自动匹配技术进行了研究.系统通过图像采集卡实现了一种廉价的ns级双相机同步方式.用10参数模型对相机进行了标定.采用了一种高反射率的圆形人工标志,通过Canny灰度质心的方法实现了圆形标志点中心的定位.系统用两种方法实现了像点的自动匹配:第一种是基于待测物体近似坐标的驱动点匹配方法.第二种则是运用核线约束、像点残差约束和相对关系约束,完成像点自动匹配.进行了振动测量试验,试验结果表明在物距为1.5 m和物体振动频率小于50 Hz条件下,系统点位测量精度小于0.3 mm,平面度测量精度小于0.1 mm.     

无人机倾斜摄影测量技术测量误差来源分析及精度评定

无人机倾斜摄影技术是通过无人机低空摄影获取高清晰影像数据，通过重建软件生成三维点云与模型，并结合无人机定位信息、相机姿态信息，获得地形、地物等三维坐标值，实现地理空间信息的快速获取，是地理信息测绘领域的一门新兴技术和重要技术手段。其核心技术是无人机搭载平台和航空影像摄像仪的外业数据采集技术，以及计算机图像匹配、三维重建算法为代表的计算机技术。文章通过分析倾斜摄影技术的全流程，并通过实际实验数据分析验证，给出一种确定无人机倾斜摄影测量技术测量误差的方法。通过实验发现无论是单相机或者五镜头免像控方式高程精度均比有像控点差，有像控方式在平面点和高程点的精度均比免像控控要高，在不追求高程精度的情况下免像控平面精度在一定程度上满足工程需求。     

基于FPGA的高分辨率图像处理硬件设计

嵌入式高分辨率图像处理系统以FPGA作为核心处理器件,根据系统的要求在片外设计了LVDS接口的高分辨率相机图像采集电路、LVDS接口的平板液晶驱动电路。基于SDRAM和SRAM两种片外存储器设计了系统的图像缓存部分,缓存框架采用乒乓缓存的形式,两组缓存交替存储图像。此外还设计了触摸屏、SD卡、相机控制等接口。     

无人机对地成像定位方法

为解决基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度不能满足精确打击作战需求的问题,本文提出一种新的无人机对地定位方法.该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标.该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法三个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度.仿真与真实图像实验计算表明:摄站本身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当采用DGPS定位摄站时,可以获得很高的目标定位精度.     

一种地面合作目标的研究与设计

为了解决基于GPS/惯导为主导航系统的无人机在自主着陆过程中,GPS受他国控制和易受干扰的潜在危险问题,提高无人机利用计算机视觉完成全天候自主着陆的实时性,通过对大气窗口及透过率的研究,确定波段为8～12 μm为无人机载视觉系统的对应波段,并由此研究与设计出地面特殊的可控温合作目标.在快速定位着陆点的同时,确定出无人机着陆的方向.对合作目标图像进行预处理和识别后,其所含目标的数目及其识别时间表明,所设计的合作目标很好地提高了无人机自主着陆导引的实时性.     

多用途固定翼无人机及其远程控制系统研究

本研究项目设计的无人机系统可远距离长时间的作业,可在农业、运输、军事、勘探、灾难救援等领域应用。本无人机系统由长航时固定翼无人机和远程控制系统及远程图像传输系统组成。长航时固定翼无人机选用了EPPLER67翼型,此翼型在迎角5.5°时,升阻比为97.5046、续航因子为100.5196,使用222WAh的电池实现了长达90分钟的续航时间。无人机系统使用基于433MHz无线电频率的远程控制系统和基于1.4GHz无线电频率的远程图像传输系统实现远距离控制功能。     

基于四元数最少特征点的相机位姿估计

为解决相机位姿估计的问题,提出了一种基于四元数最少特征点的相机位姿估计算法。在相机拍摄的二维图像中检测并匹配特征点,根据特征点坐标与约束条件建立多项式系统,通过求解对应的矩阵方程来求解多项式系统。用四元数表示相机的旋转,避免了求解中相机旋转与平移相互纠缠的问题,当2个摄像机视图之间的平移为零时能够很好地进行位姿求解。求解中结合5点算法对求解原理进行了详细推导,并进行抗噪声测试。测试中随着匹配的特征点数增加,算法平均估计误差范围不超过2%。利用KITTI数据集测试算法的实用性,并与其他几种方法进行结果比较。结果显示,相同条件下算法将估计精度提高了24.5%以上,体现出良好的估计精度。