基于RANSAC算法的基本矩阵估计的匹配方法

基本矩阵包含了摄像机的所有内参数和外参数信息,求解基本矩阵是计算机视觉中的重要研究课题。在介绍极线几何和基本矩阵理论后,提出了一种基于Sampson距离的RANSAC(Ran-dom Sampling Consensus)算法用于解决求解基本矩阵中误匹配问题。通过从图像的特征提取、特征点匹配到求解基本矩阵的完整的仿真实验,验证了该算法的有效性。     

三维几何数据的交互式着色算法

获取三维模型的纹理信息是计算机图形学领域的一个重要研究问题.传统的方法往往通过纹理映射来完成这个任务,其局限是需要一幅合适的纹理图像.为了能够更简便地得到模型的纹理,提出一种交互式着色算法.对于网格模型,首先进行显著特征的提取和分类来减少用户对重复出现的特征的交互量,进而由用户在不同区域上交互几条颜色曲线作为种子曲线.然后结合位置、法向和曲率信息来衡量相邻顶点的相似度,以防止相邻区域之间出现渗色,并通过随机游走算法计算出每个顶点到每条种子曲线的跳转概率;最后以跳转概率作为权值对各条种子曲线的颜色进行加权平均,得到每个网格顶点的颜色.进一步地,还将上述算法应用到点云模型上.实验结果表明,该算法能够准确地区分不同的区域,鲁棒地为三维模型着色.     

机载光通信平台振动模拟系统的设计与实验

设计了基于音圈电机(VCM)和压电陶瓷(PZT)快速倾斜镜(FSM)的双级振动模拟系统,用于模拟光通信中机载平台对光束的扰动。振动模拟系统结合了VCM和PZT的优点,使得模拟系统角度分辨率为1μrad,在不经过光路的放大或压缩的情况下,光束振动幅度为124mrad。验证结果表明,系统模拟的美国Altair无人机振动功率谱密度函数与其输入的无人机功率谱密度函数的相关系数为0.93,真实再现了机载平台的振动特性。机载振动模拟系统的构建为后期光通信中跟踪控制系统的设计与优化奠定了基础。     

扰动观测器在空间光通信PAT系统中的应用

为了提高空间光通信PAT系统的扰动抑制能力,提出了一种基于扰动观测器的控制方法。该方法首先对PAT系统进行分析,得到简化的控制模型,然后利用扰动观测器从电机转动位置和光斑位置中观测出扰动,最后将扰动等效补偿量加入到电流环前的综合点。精跟踪系统的仿真实验结果表明:相比常规的PD控制器,加入扰动观测器使扰动隔离度在电机电流饱和前的几乎所有频率处都得到了提升,最优情况可达到28.2 dB;同时,该方法具有很强的鲁棒性,在系统物理参数变化15%时扰动隔离度依然比没有使用扰动观测器时提高了至少1倍。所述的控制方法显著提高了PAT系统的抗扰动性能,对大范围与高动态的精密光电跟踪系统有一定的参考价值。     

激光大气传输室内模拟研究

采用液晶空间光调制器在实验室内进行激光大气传输模拟研究。基于均匀各向同性的Kolmogorov湍流模型,利用Zernike多项式法生成静态相位屏,利用湍流冻结法生成r0=0.1 m和r0=0.05 m不同湍流强度下的动态湍流相位屏,并实时加载在液晶空间光调制器上。分析得到,接收端的对数光强概率密度分布趋近于正态分布,拟合确定系数均在0.9以上;到达角起伏方差分别为 和 且光斑中心集中在2个像素以内。实验结果与实际外场情况相符合,达到了较好的室内模拟效果。     

4.6km距离5Gb/s DWDM自由空间光通信实验

建立了4.6 km自由空间光通信(FSO)链路,使用密集波分复用(DWDM)及l 550hm光纤通信技术完成了5 Gb/s数据传输.经外调制器后,DFB激光器输出两路速率为2.5 Gb/s的光信号,波长为1 547.6 nm和l 549.2 nm.经DWDM耦合,再经掺饵光纤放大器(EDFA)放大,传输至2.3 km外...     

Experiment and analysis of the effect of fine tracking system on the unstable platform in laser communication

Atmospheric turbulence and platform vibration in the space optical communication can cause the offset and jitter of beam, which further result in the fluctuations of received optical power. To resist this effect, a communication system with fine tracking systems in the receiver and transmitter is designed. The system is used in the experiment of laser communication between high-rise buildings over a distance of 3.5 km. After adding a vibration source to the transmitter, the centroids of spots captured by the camera of the transmitter and the optical power of receiver are recorded for the purpose of analysis. When the vibration source works at the designated frequency, a peak appears at the corresponding frequency in the spectrum of the spot centroids and the optical power of receiver. Then the peak disappears once the fine tracking system begins to work. Compared with the condition without the fine tracking system, the minimum value of the optical power of receiver is increased by 5 dB, and the standard deviation is decreased by 30%.     

无人机动态目标的快速捕获跟踪演示实验

为避免多级灰度值编码所带来的非线性问题,并 进一步提高测量速度和适应性,提出了一种二 元阶梯相位编码方法。首先,利用传统N步相移法,投影若干幅 正弦光栅条纹到待测物体表面,接着投影 若干幅相移条纹对应的采用二值化编码的条纹;在通过四步相移法求得光栅条纹的包裹相位 后,利用二值 编码条纹解调后得到的阶梯相位,确定光栅条纹的周期级次;最终根据周期级次对包裹相位 进行解包裹得 到绝对相位,完成相位去包裹。利用二值化条纹进行阶梯相位编码的方法,克服了传统阶梯 相位编码方法 使用多级灰度值引起的非线性问题。实验结果表明,以单通道投影图像数目为标准,在同等 条件下,与已有的同类方法相比,本文方法的测量速度提高了12.5% ,且适应性强,能够有效地进行物体的三维形貌测量。     

星地链路中的主动式自适应光学系统室内实验北大核心

针对星地激光通信链路中,由于星上负载有限,无法在卫星上安装调试自适应光学系统来矫正上行接收光束受到的湍流畸变,提出可以使用主动式自适应光学系统解决上行光束的矫正的问题。通过室内矫正实验证明了主动式自适应光学系统实现的可行性,同时为星地激光通信提供了一种改善上行光束质量的方法。     

本振功率对空间平衡探测器相干探测灵敏度的影响

为了探寻空间相干光通信中本振功率与相干探测灵敏度间的关系,建立了本振光功率变化对相干探测灵敏度影响的数学模型,仿真分析了不同参数状态下本振功率对相干探测灵敏度的影响。采用自研开发的高速大面积空间耦合平衡探测器搭建了相干探测灵敏度测试实验系统,并就本振功率对探测灵敏度的影响进行了实验验证。实验结果表明:相干探测系统中,两光电管不可能完全匹配,探测灵敏度始终受到本振强度噪声的影响,在探测器环境参数一定时,存在最佳本振光功率值使得相干探测灵敏度取最大值。在误码率为10-12、通信速率为5Gb/s的条件下,相干探测灵敏度测试的最大值为-40.16dBm,此时对应的本振光功率为9dBm,与理论极限值基本一致。该模型对提高相干探测系统的探测灵敏度具有指导意义。