基于仿生复眼系统的图像拼接技术

针对传统单孔径光学系统无法解决大视场与高分辨率之间的矛盾,设计了一套3×3球面仿生复眼光学系统。首先,研究了子眼系统视场和复眼系统总视场的数学关系,进而得到子眼排布方式,在此基础上形成了视场为±53°×±70°的复眼光学系统;然后,基于此系统提出一种图像拼接算法,采用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法对各个子眼图像进行特征点提取,利用RANSAC(Random Sample Consensus)算法对提取出的特征点进行精确匹配,通过加权平滑算法实现多个子眼图像的拼接融合,实现整个场景无盲区拼接。3×3仿生复眼系统样机的仿真结果表明,设计的复眼系统可以有效地实现多通道图像的大视场无盲区拼接,验证了复眼光学系统设计的正确性以及拼接算法的有效性。该研究可进一步推进仿生复眼成像系统的应用。     

基于多微面光纤面板的仿生复眼图像拼接及定位算法

为研究仿生复眼系统的图像拼接以及目标定位技术，使用三维设计制图软件SolidWorks对9个光学透镜组成的仿生复眼系统镜头支架进行设计；使用尺度不变特征变换算法对特征点进行提取，通过采用欧氏距离法和随机抽样一致性算法对特征点对进行筛选；采用加权平均法对图像进行融合；根据子眼镜头之间相互交叠的信息，选用了双目测距原理对空间目标进行三维定位。搭建了一套视场角为74.3°的视觉系统，得到了一副大视场的仿生复眼拼接图像，对空间4个不同位置的目标进行了定位，证明此仿生复眼系统能够获取大视场的拼接图像，能够对空间目标进行定位。     

基于仿生探测的大视场小目标跟踪算法

针对光学成像引信远距离探测目标时视场大、成像目标小,目标难以探测与跟踪的问题,提出了基于仿生探测的大视场小目标跟踪算法。该算法模仿鹰眼视觉原理,设计基于鹰眼视觉通路原理的探测器,通过提取颜色、亮度及方向特征构建目标显著图,实现对目标区域的粗定位,并根据探测器的探测结果,结合目标方向梯度直方图特征与贝叶斯分类器实现小目标的精确定位与跟踪。仿真实验表明,对装甲车与坦克模型分别进行跟踪,跟踪窗口重叠率分别为79.3%与79.0%,跟踪效果优于Mean-Shift算法,该算法可有效解决大视场下小目标的探测与跟踪问题。     

图像拼接融合技术在网络视频监控系统中的应用探究

通过对视频监控系统对图像拼接融合技术的需求分析，对图像拼接融合技术进行简要分析，在网络监控系统中进行实际的测试应用。系统流程分为视频流数据传输、图像拼接与融合、目标检测与追踪3部分，由此实现在360°宽视场中的图像浏览、运动检测与目标跟踪。     

基于目标定位与跟踪的簇眼结构和图像采集系统设计

簇眼作为复眼的一种简单形式,对研究复眼特性有着重要的作用.针对簇眼对目标的大视场成像和目标定位与跟踪特点,设计了一种能够多通道同时捕获同一目标的簇眼结构,并使用基于Verilog语言的FPGA嵌入式系统对选取的大面元CMOS图像传感器的驱动时序进行了硬件描述和高速采集设计,实现了PC机对簇眼成像系统的实时数据获取.仿真...     

变焦距光学系统在电视制导中的应用

在电视制导中,当目标捕获时希望用短焦距、大视场光学系统,当目标跟踪时希望用长焦距、小视场光学系统.传统方法是设计两档或三档变倍光学系统,但在换档过程中目标易丢失,而采用连续变焦系统,可兼顾系统对目标的捕获与跟踪.文中介绍了变焦光学系统的原理及其参数确定方法,并设计了一种焦距为20Symbol～A@ 100mm,视场角为1.8°×1.38°～9°×6.8°的可见光连续变焦电视光学系统,试验结果表明系统像质良好,长焦时能对远距离点目标高精度跟踪,短焦时能快速捕获和观察目标.     

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

针对红外成像制导末端目标图像充满导引头视场影响目标识别跟踪的问题,提出一种红外成像制导末端局部图像识别跟踪的方法。分析了红外成像制导原理;选取了高亮区比例、灰度标准偏差、长宽比、紧凑度和复杂度等5个特征量作为特征提取和目标识别的依据,提出适合导弹的目标快速识别算法;通过计算红外成像制导末端目标图像,在导引头焦平面上的投影面积的变化情况,分析了弹目距离与相对速度对目标图像变化情况的影响,研究了形心跟踪到局部图像跟踪的转换时机。综合考虑了可靠性和实时性要求,选取飞机机头作为局部图形跟踪的跟踪点;搭建红外成像制导仿真场景,对所提出的方法进行仿真分析。仿真结果表明：该方法能够有效地识别图像中的目标,减小红外成像导引头跟踪盲区,实现红外成像制导末端的平稳跟踪。     

多孔径图像变分辨率大视场重构方法研究

基于红外多孔径成像系统,提出了一种兼顾局部高分辨与大视场的变分辨率图像重构方法。首先,借助三维动态红外场景软件,完成了红外多孔径成像建模与仿真;其次,采用像素重排算法,实现低分辨率单元图像变分辨率大视场重构;最后,利用PSNR及图像清晰度函数对重构结果进行讨论分析。实验表明,本文的研究成果在扩大探测视场的同时显著提高成像的分辨率,可以对红外多孔径成像系统设计及应用提供理论指导。     

终端红外图像制导信息处理技术研究

弹道终端目标图像充满视场时的跟踪点选择和继续跟踪能力是第四代先进空空导弹必须具备的性能.文中分析了弹道终端导引头图像跟踪过程,建立了图像探测器投影成像模型,研究了红外成像制导型空空导弹弹道终端目标图像的变化规律、弹目距离和相对速度对目标图像变化情况的影响及中段形心跟踪模式与末端局部图像跟踪模式的转换时机,提出了一种有利于减小成像导引头跟踪盲区、提高起爆控制精度的局部图像跟踪算法,该算法通过对机头部位的识别来确定局部图像跟踪点,并估算目标易损部位,从而为实现最优起爆控制奠定了基础.最后,对文中提出的算法用实际红外图像进行了仿真,其结果表明该算法是可行和有效的.     

宽视场光学设备畸变修正方法

光学畸变是宽视场光学设备测角精度的主要影响因素,通过深入分析研究现有光学畸变修正方法,提出了基于视场分区标定建立光学畸变多修正多模型的新方法。通过实验表明,该方法可以有效的提高宽视场光学设备的测量精度,特别适用于成像探测器像元尺寸较大的宽视场光学设备的畸变高精度修正,为连发齐射多目标、快速目标、大动态目标等弹道高精度测量提供了技术支撑。     

A Sub-pixel Image Processing Algorithm of a Detector Based on Staring Focal Plane Array

Optical micro-scanning technology can be used to increase spatial resolution of many optical imaging systems, especially thermal imaging system. One of its key issues is relevant image processing algorithm. A fast reconstruction algorithm is proposed for two dimensional 2 × 2 micro-scanning based on the sub-pixel imaging and reconstruction principle of two-dimensional staring focal plane arrays （FPA）. Specifically, three initialization methods are presented and implemented with the simulated data, their performances are compared according to image quality index . Experiment results show that, by the first initialization approach, timely over-sampled image can be accurately recovered, although special field diaphragm is needed. In the second initialization, the extrapolation approximation in obtaining reconstruction results is better than either bilinear interpolation or over-sampling reconstruction, without requiring any special process on system. The proposed algorithm has simple structure, low computational cost and can be realized in real-time. A high-resolution image can be obtained by low-resolution detectors. So, the algorithm has potential applications in visible light and infrared imaging area.     

基于多路双光模组的智能识别预警摄像机

为解决传统监控摄像机在超宽温野外环境下存在工作不稳定、可靠性差、智能化程度低、视场角小和全 天候工作能力差等问题,提出一种基于嵌入式平台的多路可见光和红外双光模组融合拼接识别处理方法。嵌入式处 理平台采用ARM+FPGA 架构,集成于探测预警摄像机内部,智能探测识别摄像机前段监控场景中的威胁目标,并 进行效果验证。结果表明：该摄像机集成度高、结构紧凑,能减轻监控系统终端视频处理的压力。     

折反射全景侦察图像展开和矫正方法

为满足作战机器人实时全景侦察的需要,通过分析现有全景图像展开方法的特点及作战机器人侦察系统的成像映射关系,提出了一种快速低失真全景图像展开算法。该算法以同心圆环近似展开法为基础,采用光路跟踪映射法对圆环状全景图进行径向展开以保证展开精度,运用查表法和坐标旋转数字计算机CORDIC算法以提高展开速度,为避免展开后图像纵向和横向比例失真,给出了纵横约束关系式。仿真试验表明了该方法的有效性。     

小波变换在光学相关目标识别中的应用

光电混合实时联合变换相关器能够实现目标的自动探测、识别和定位,但由于实际中从图像传感器采集到的目标图像对比度较低且存在大量背景噪音,因而目标识别率低且识别效果不佳。基于小波变换的多分辨率分析特点能够更大程度上体现图像的特征信息,将其应用于光学相关目标的自动探测与识别中。将小波变换与联合变换相关器结合起来,通过研究物面的小波图像增强来获取更加尖锐的相关峰,解决复杂背景、低对比度目标的识别问题,取得良好的实验结果,证实小波变换在光学相关领域中具有一定的优越性和良好的应用前景。     

视频图像快速去雾系统设计

针对雾天视频图像退化严重的现象,使用TMS320DM6437处理器及其外围电路,研制了一种视频图像快速去雾系统;利用大气物理模型建立基于yCrCb空间的去雾模型,通过简单的数学推导和均值滤波算法,并利用查表法提高计算效率,实现视频图像的快速去雾;通过实验论证和结果分析,得出该系统具有自动化程度高,鲁棒性强,实时性好等特点,可以处理各种不良成像条件下的视频图像,对于720×576分辨率的视频图像,处理速率可以达到50帧/s,满足工程应用的要求。     

基于语义树Markov随机场模型的地面机器人多尺度道路感知

道路实时感知是自主式地面移动机器人实现自主导航的关键技术,但由于室外道路环境的复杂性与不确定性,其算法开发难度较大。提出了一种基于小波域语义树Markov模型的多尺度仿生道路感知算法。在时空域上采用三维随机场对机器人采集到的道路图像序列进行建模,提出了一种采用树结构约束、面向道路识别的语义树Markov随机场（RT-MRF）模型;采用遗传算法优化的有监督RT-MRF模型进行道路图像序列分割;机器人通过跟踪分割边界实现道路区域识别及自主导航。采用自主研制的四足仿生机器人作为研究和实验平台。实验结果表明：该方法能够在具有阴影、裂纹、坑洞、不平整及光照度变化的较差道路检测条件下鲁棒分割出道路边界,算法实时性高,可满足室外移动机器人自主导航需求。     

一种驾束制导信息场参数的高速测试与处理方法

激光驾束制导是一种重要制导方式,制导仪激光信息场的质量直接影响导弹制导精度。为实现快速、直观地评价激光信息场质量,提出一种基于信息场光斑图像的快速测试与处理方法。在内外场快速搭建测试系统,并对系统进行标定;基于漫反射低照度瞬态成像原理,利用低照度相机拍摄制导仪激光束,得到直观的条纹状光斑图像;通过快速图像处理技术,计算光斑尺寸、光斑中心、条纹亮度等参数来评价制导仪光轴稳定性、信息场能量均匀性等技术指标。试验结果表明：该测试方法可得到激光信息场的条纹状图像,实现对制导仪性能的快速检测,测试精度1.8 mm,处理时间0.35 s.     

光学像差图像随机波前编码混合成像

研究了一种采用随机相位板消除光学像差的波前编码和数字图像处理混合成像方法.用激光散斑干涉法制作随机相位板,放置在系统成像面之前的光路中,光学像差图像被转变为随机编码中间像,使光学系统固定像差淹没在随机编码中受到削弱.建立了基于频域梯度优化的盲反卷积解码算法,用于解码中间像为无像差图像,由于采用频域共轭梯度优化,提高了解...