基于转台角度的远场图像快速校正方法研究

在激光照射器性能监测系统中,针对靶板的运动特性、连续采集的目标靶板图像有不同程度畸变等情况,提出一种以转台相对角度作为畸变参量对连续远场图像进行畸变校正的方法:在建立世界坐标系和图像坐标系的前提下,利用一张参考图象选取的四个特征点及转台编码器提供的俯仰/方位角,建立远场图像畸变校正的数学模型,实现对连续远场图像的快速校正。通过测试数据表明,该畸变校正方法对运动过程中靶板的校正精度为0.3pixel,为激光照射性能监测系统后续计算提供了准确有效的远场图像。     

CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正

在利用电荷耦合器件CCD对激光光束质量测量的过程中,通过对比不同的激光波长,分析了CCD的光电响应非线性特性对光束质量M2因子评价的影响。由于对未进行线性标定的CCD所测得的四种不同波长的激光器的光束束宽值相对比较大,这会对激光光束质量的测量精度带来影响,因此提出了一种新的基于面阵型光电探测器的光电响应标定方法。搭建基于CCD测量法的激光光束质量测量系统,建立高斯型激光光束的近远场传输模型,对激光束在传输方向上不同位置处的焦散廓形进行多次采样,利用统计学方法得到CCD的光电响应线性区间。仿真和实验结果表明:利用CCD光电响应特性的标定结果对图像进行非线性灰度修正,对比国际标准激光光束质量分析仪,所测得的激光光束质量M2因子更加准确且相对误差降低了2.36%。提出的方法可有效提高激光光束质量M2因子的测量精度,对于评价激光光束质量具有重要的应用价值。     

激光照射系统远距离动态指示精度的测量方法

为了满足实际工程应用对激光照射系统动态指示精度的高精度测量需求,提出一种无参考距离的双透视校正激光远场动态指示精度测量方法。采用同轴异源的设计方法,用可见光和近红外相机分别对靶板和光斑进行成像,通过室内标定获得双成像系统的配准矩阵,在外场测试中根据靶板合作目标获得可见光图像透视校正矩阵,结合两个矩阵推导出双透视校正矩阵,实现激光动态指示精度的测量。室内标定和室外动态指示精度测量实验的结果表明:双成像系统的图像配准标准误差为0.94 mm,动态指示精度的平均误差为2.45 mm,标准差为9.90 mm,可见所提系统可用于激光照射系统指示性能的室外考评。     

激光照射光斑检测方法

在激光照射性能监测系统的外场试验中,大气湍流等环境因素降低了光斑检测的准确性;同时传统的光斑检测方法在处理高分辨率CCD图像时速度较慢,难以满足实时处理的要求。为解决以上问题,提出一种激光照射光斑检测方法。首先采用自适应阈值法和投影法相结合的方法,将图像分割出一个或多个待检测区域;再根据靶板与成像系统的空间关系,预测当前光斑形态,并制作检测模型,对待检测区域进行相似度检测确定最优目标区域;最后对最优目标区域采用连通域分析提取光斑。实验结果表明：对于分辨率为1392×1040的图像,不仅能准确检测出光斑,还提高了检测速度,实现准确、稳定、快速的检测光斑,为激光照射器性能的评估提供可靠、有效的依据。     

一种基于图像的光学系统测角精度检测方法

测角精度是光学系统的重要技术指标。针对传统的电子经纬仪测角精度检测方法测量数据少、扫描方向单一导致测量结果不准确,提出了一种改进的检测方法。调整电子经纬仪,使电子经纬仪发射的电十字通过光学系统成像在CCD视场中,旋转电子经纬仪以点阵形式,对光学系统各个方向进行扫描,计算机实时采集电十字图像。对采集的电十字图像,通过基于小波变换的变分Retinex算法增强图像对比度,采用OTSU阈值分割背景和目标,采用投影算法及二项式曲线拟合将电十字中心定位到亚像素级。对最终获取的电十字中心点阵数据通过径向基函数进行曲面插值,解算出基于整个CCD像面的测角精度。实验结果表明：该方法的测量精度达到0.1μrad,测得的光学系统测角精度提高了0.01mrad,检测的测角精度更加准确。     

一种基于深度信息的人头检测方法

针对目前人头检测方法对光线变化敏感和易受阴影干扰的问题,提出了一种基于深度图像的人头检测方法.首先通过运动目标检测,得到运动人员所在区域;然后对该区域使用改进的立体匹配算法,该匹配算法对传统的WTA匹配算法进行改进,只对强纹理点进行匹配,对弱纹理点只进行视差验证,并根据三角投影原理计算出深度图.由于深度图中人员与周围场景的深度分布不同,根据深度分布将人头区域提取出来,得到候选区域,最后将候选区域经过形态学运算并根据区域轮廓的特征来判断是否为人头.实验结果表明:该方法在不同光线环境条件下的检测正确率为94%以上,误检测率仅为5.77%,检测精度高,对光线和阴影的抗干扰性良好,能够很好地适应复杂环境.     

一种基于眼部状态的疲劳驾驶检测方法

针对传统的疲劳驾驶检测准确率低和实时性差的问题,提出了一种基于眼部状态的疲劳驾驶检测方法.利用CCD相机实时获取驾驶员的脸部图像,采用直方图均衡化增强图像的对比度;通过改进的cascade(Hear分类器)的人脸检测算法检测出脸部区域;利用OTSU阈值分割和形态学运算提取人眼区域,根据人眼的宽高比判定眼睛的闭合程度;依据PERCLOS-P80原理和眨眼频率判断驾驶员的疲劳状态.实验结果表明:改进的人脸检测算法对每帧图像的检测时间约为45ms,在人脸检测速度上提高了2.3倍,为整个疲劳驾驶检测节省了大量的时间.研究疲劳驾驶检测方法检测一帧图像的时间约为65ms,而且在不同的光照强度下的检测均有较高的准确率,满足疲劳驾驶检测对准确性和实时性的要求.     

基于玻罗板的光学系统焦距图像检测方法

系统焦距是光学系统中一项重要的技术指标,通常采用光栅二次调焦或摩尔条纹同向法进行测量,其过程繁琐、周期长。本文提出基于玻罗板图像处理技术的焦距测量方法,CCD获取平行光管的玻罗板的分划线图像,采用放大率法结合分划线亚像素的定位技术检测系统焦距,普通算法的精度只能达到像素级,本文采用投影法和二项式曲线拟合相结合的算法,使定位精度达到了亚像素级。试验结果表明该方法具有标校过程简单、快速,标校精度高等优点,其标定误差小于0.5mm。     

光束质量稳健估计非线性拟合求解方法

激光光束质量M2因子在测量过程中,数据不可避免的存在随机和非随机两类误差,为了减小测量过程中受到误差的影响以提高系统的测量精度和稳定性,针对不同误差影响进行分析并提出相应的解决方法。在随机误差情况下,对传统双曲线拟合的正规方程组解法进行了改进并提出了加权拟合的正规方程组解法;而对于非随机误差情况,双曲线拟合尚未发现有效的解决方案,为此提出了基于稳健估计的双曲线拟合方法,并对此进行了深入的理论研究。实验表明,在数据存在非随机的情况下采用稳健估计的方法,可以克服非随机误差对参数估值产生的影响,使其拟合优度接近最优值,稳健估计的误差要比正规方程组的误差低一个数量级。因此,稳健估计可有效地提高测量M2因子的测量精度,对评价光束质量方面有着重要的应用价值。