多基地周视红外搜索系统的目标定位与精度分析

针对周视红外搜索系统对目标的搜索定位问题,提出了一种新的目标定位模型,推导了定位误差公式.在建立这种目标定位模型的推导过程中,分析了影响目标搜索定位的主要因素,如搜索站站址误差,各站对目标定位的方位角误差、俯仰角误差以及目标距离等.采用矩阵分析并利用提高数据冗余的方法推导了目标的三维坐标及相对各搜索基地的距离值的表达式,由此加快了计算目标定位误差的处理速度.最后,通过仿真试验并利用定位误差的三维几何分布(GDOP)图分析了三站、正方形四站、菱形四站及五站模式的周视搜索系统对目标的定位误差及分布规律.结果表明,针对周视红外搜索系统,这种新的算法中正方形四站模式与其它几种模式相比具有最高的精度.     

红外搜索跟踪系统作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪系统的主要技术指标之一,是系统本身性能、目标特性、大气环境等多项因素的函数,是一个非常复杂、难以精确计算的问题.由Hudson手册给出的传统红外系统作用距离方程具有一定的局限性.基于满足红外探测器的最低可探测信噪比,综合考虑目标成像弥散斑和背景辐射的影响,深入分析了扫描成像系统和凝视成像系统的作用距离方程.为系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据.     

航空光电成像平台的目标自主定位

为了提高航空光电成像系统对地面目标的定位精度,提出了平台目标自主定位的方法,并给出了实现的方法和途径,即将GPS系统和航空姿态测量系统直接固联在航空光电成像平台上,与光电成像平台系统结合直接实现目标定位。分析了影响目标定位精度的因素,分析结果表明,目标自主定位的方法可以消除传统方法中减振器带来的误差。一般情况下,平台自主定位比飞机系统定位的精度至少高25%。     

红外目标模拟器校准系统研究与分析

文章论述了红外目标模拟器校准系统在航天、航空、国防、军事及国民经济各领域中的重要作用和意义,综述了近年来测量技术的研究发展现状。红外目标模拟器广泛应用于红外技术上。从保证红外辐射量值的准确性和有效传递出发,有必要对红外目标模拟器的输出辐照度进行测量和验证。基于辐射量测量原理,目前红外目标模拟器其测量装置从测量原理上可分为辐射源为标准的测量和以探测器为标准的测量,本文介绍了这两种方法进行测量的原理和装置并简单介绍了作者基于绝对方法的测量系统。进而描述了红外目标模拟器校准系统的应用情况。展望了红外目标模拟器测量技术目前存在的问题及发展趋势。     

红外传感器动态目标定位灰色预测修正算法研究

目前红外传感器目标定位已经被广泛用于机器人跟踪及检测等各个领域,但是红外传感器在目标定位的过程中容易被外来的干扰所影响,有时不能实时有效地检测出目标的位置,特别是运动目标的位置。文中将灰色预测算法用于红外线传感器监测运动目标位置信号的动态修正。实验表明:灰色预测算法在一定速度时能有效地弥补红外线传感器的外在干扰信号,并在干扰信号不是十分密集时能成功地修正信号。     

多ADSP-TS201红外弱小目标实时检测跟踪系统的硬件设计

介绍了红外弱小目标实时检测跟踪系统的硬件设计。重点介绍了系统中信号处理模块部分的设计,该部分采用Analog Device公司的600 MHz高性能数字信号处理器ADSP-TS201,四片ADSP-TS201以松耦方式互联,构成并行信号处理模块。该模块定点运算的峰值速度可达到19.2 GMAC(16Bit),浮点运算的峰值速度可达到14.4 GFLOPS。为完成对序列红外图像中弱小目标的实时检测跟踪处理提供了硬件平台。     

周视扫描成像系统的转台转速高精度控制

为实现基于转台的像移补偿型周视扫描成像系统的高分辨率稳定成像,提出了一种复合控制算法对永磁同步电机驱动的扫描转台进行转速跟踪控制。根据转台的载荷特点及电机的数学模型,建立了包含机械参数不确定性和快变转矩扰动的单采样率控制系统模型;采用快速非奇异终端滑模和扩张高增益观测器复合控制实现了转速跟踪控制;采用快速非奇异终端滑模实现了最大转矩电流比控制;最后,分析并验证了基于上述复合算法的转速跟踪控制性能。实验表明:在转台转速设定为120 r/min或240 r/min时,采用该复合算法的转速跟踪误差均小于0.1%。与PI控制、快速非奇异终端滑模控制及线性滑模+观测器控制相比,采用该复合算法的转台转速响应具有无超调、抗扰动性能更强、跟踪精度更高的优点,能保证所述周视成像系统获得清晰稳定的周视全景图像。     

冷凝器管口图像多目标搜索与定位算法

提出一种基于图像行列像素值累加统计规律的多管口识别与定位算法,可实现对冷凝器管板平面图像中多管口的轮廓识别与质心定位.通过行列像素值累加和求均值进行质心粗略定位,求取管口横纵轴径长,绘制矩形窗口初步筛选出多个待定位的类圆管口目标;针对不同的定位精度要求,采用采样密度可调整的轮廓拟合定位算法,实现对多管口数量统计、采样网格可调的轮廓近似、链码编码和质心定位.实验证明该算法能快速识别图像中的多个管口,通过链码编码完成图像数据压缩,具有较好的准确性.     

红外目标识别与跟踪系统的硬件设计

本文设计并实现了一种基于DSP的实时处理的红外图像识别跟踪系统。该系统以高速数字信号处理器TMS320C6416作为核心器件．并与CPLD相结合．满足了实时性要求。     

Human indoor location for binary infrared sensor tracking system: On improved credit and dynamic pruning algorithm

This paper presents a human indoor location design on improved credit and dynamic pruning algorithm in passive binary pyroelectric infrared (PIR) sensor tracking system. Compared with previous credit location and anti-logic location, the improved credit method can keep all effective measurement points of different human targets without extra logical judgment. It is more intuitive and less complex than the way of anti-logic with same accuracy. The dynamic pruning algorithm can separate different targets into different two-dimensional planes to reduce the number of measurement points and assign effective measurement points to correct targets according to the predicted position of targets. Multiple human location is then transformed into single human location. A small and flexible PIR sensor system is used to test the improved location algorithm in multiple human tracking. The simulation and experimental results indicate the algorithm works well.     

红外目标模拟器的光学设计

设计了一种用于红外光电系统性能测试的目标模拟器的光学系统。原理上采用一个无焦系统与后聚焦系统的组合系统,利用Zemax光学设计软件进行优化设计,最终设计结果为工作波段8~12μm,焦距230.599mm,视场12°,入瞳距600mm,入瞳直径100mm。整个光学系统有9个光学透镜,最大口径229.77 mm,光学系统达到衍射极限,全视场MTF均优于0.39,80%的能量集中在23μm的弥散圆内。各项指标都满足设计要求,能很好地应用于红外光电系统的性能测试。     

基于均值偏移快速算法的红外目标跟踪

在光电跟踪设备中,传统的嵌入式跟踪器一般采用形心、相关等算法,在复杂背景下或目标受到遮挡时会丢失目标。为了能够使目标跟踪器具有抗遮挡的能力,在嵌入式目标跟踪平台上引入了均值偏移算法。在硬件的设计上,利用FPGA并行运算效率高的特点,设计了基于FPGA的直方图统计计算模块,该模块实时的将每一帧的直方图计算结果存储在SDRAM上,然后利用DSP进行均值偏移的迭代运算,在算法上针对红外图像设计了融合图像位置和像素灰度特征的改进核函数直方图作为目标特征,并提出了改进的快速均值偏移算法使其满足DSP的运算速度要求。实验表明系统在背景复杂和目标受局部遮挡时可以连续跟踪目标。跟踪性能好于传统的以型心为算法的跟踪器。在目标区域大小为64×64像素大小时,平均计算速度为22 ms。该系统和所使用的算法可支持大部分红外相机对目标的实时稳定跟踪。     

基于多种群遗传算法的全景成像系统非球面设计

提出了一种基于多种群遗传算法的折反射全景成像系统复杂非球面的设计方法。结合广义科丁顿公式及几何光学原理,推导出非球面两镜系统像散表达式。在此基础上,利用多种群遗传算法以像散作为非球面两镜系统像差评价参数,求解出满足消像散及指定透视投影关系的非球面面形方程。给出多种群遗传算法求解非球面面形的实现过程。并用遗传算法最小二乘混合优化算法得到了便于实现光线追迹和像差计算的非球面多项式。研制了一个焦距为-1.2mm,F数为2 ,视场为35°～90°的折反射全景成像系统,给出了实验图像,获得了较好的成像质量。     

基于视觉的采摘机器人目标识别与定位方法研究综述

目标识别和定位的精度直接关系到采摘机器人采摘效率、质量和速度。本文对近年来采摘机器人的目标识别和三维定位的研究工作进行了系统性的总结和分析,综述了果蔬识别和定位的几种主要方法:目标识别:数字图像处理技术、基于机器学习的图像分割与分类器和基于深度学习的算法;三维定位:基于单目彩色相机、基于立体视觉匹配、基于深度相机、基于激光测距仪和基于光基3D相机飞行时间的三维定位。分析了影响果蔬识别和定位精度的主要因素:光照变化、复杂的自然环境、遮挡以及动态环境干扰下成像不精确。最后对采摘机器人目标识别与定位的未来发展作了几点展望。     

红外多目标复合仿真光学系统设计

基于透射式复合投影以及微透镜阵列扩束设计了适用于1~3 μm和3~5 μm波段的红外多目标复合模拟器的光学系统。该模拟器的干扰光路采用透射式复合投影并利用微透镜阵列完成扩束。此外,采用前无焦系统和后聚焦镜组结合的方式,通过在平行光路中引入平面耦合镜,实现了目标和干扰光路共用一套投影系统。设计过程对目标光学系统、干扰光学系统和主投影光学系统分开优化,之后对系统进行整体优化。该系统入瞳距为200 mm,视场为±4°,全视场调制传递函数（MTF）在20 lp/mm时大于0.6,接近衍射极限。文中分析了加工装调完成后光学系统的实测MTF数据,结果表明,MTF在20 lp/mm时大于0.3,完全满足应用技术指标。该系统已成功应用于新型红外目标模拟器,对未来红外仿真光学系统的设计有参考意义。     

废墟狭缝搜救机器人自动送进系统研究

为开发一种能够在废墟狭缝中运动与探测的搜救机器人,使之成为一种面向地震等自然灾害应用的高效救援手段,研究了机器人柔性本体自动送进系统。针对柔性本体在废墟狭缝中的送进难题,提出了"前拉后推"的双驱动方式,采用了两套驱动装置,即安装在本体头部的拉进装置和安装在本体尾部的推进装置,研制了一种可实现柔性本体在狭小空间中自动送进的机械机构和控制系统。经样机试验表明,该系统可较好地实现柔性本体在废墟中的自动送进,并实现预定搜救功能。     

双波段红外成像系统对空中点目标测距的方法

提出了对空中点目标进行被动测距的方法.基于红外辐射在大气中的传输规律和红外成像系统的特性,建立了目标和背景的表观对比度模型.通过对两个波段上对比度模型的分析,推导出了测距公式和距离分辨率公式.理论分析表明,只要得到大气在两个波段上的消光系数,通过测量目标在两个波段、两个时刻上的目标表观对比度,即可计算得到目标距离和目标径向速度,而距离分辨率则取决于系统的对比度探测能力及相关参数.利用所得公式计算了不同气象条件下,目标距离分辨率与目标距离之间的关系.计算结果表明,该测距方法具有工程应用价值.