天基目标瞄准多传感器联合探测

提出了一种多传感器联合探测天基目标的方法.该方法利用地基雷达预测目标飞行轨道,给出目标飞行轨迹,使天基探测设备在一个置信度较高的区域搜索;然后,结合天基平台的红外探测、主动激光探测以及可见光探测方法,保证在不同背景下获得高的目标捕获概率.有效孔径为0.5 m时,在现有设备的技术能力下,得到如下结论:太阳光照射正常时,CCD探测在距离上有明显的优势,融合后的结果几乎完全取决于可见光探测方式;正照射角＞90°或无太阳光照射时,联合探测能力与激光束散角有关;而当束散角≤0.5 mrad时,采用主动激光探测更优.本研究为实施天基目标的瞄准探测提供了一条新的途径.     

智能雷主动探测目标系统研究

智能雷是现代战争背景下提出的一种新概念弹药武器,而战场主动探测目标技术是智能雷设计的一个关键性技术.本文构建了毫米波和红外传感器技术在智能雷主动探测目标系统中的应用框架.根据智能雷攻击坦克时的运动特性,建立了智能雷扫描探测轨迹模型和扫描探测捕获准则,并应用蒙特卡洛方法计算分析了区域系数对智能雷扫描捕获概率的影响.结果表明设计的主动探测目标系统、建立的扫描探测轨迹模型和区域识别扫描探测捕获准则基本符合工程实际情况.     

海洋背景下运动目标的天基红外探测场景生成系统

围绕海洋背景下飞机和海面舰船等运动目标的探测需求,本文研究了目标和载荷在多个坐标系下的空间位置与运动特性,建立了天基探测场景的几何模型;通过Pierson-Moskowitz海洋谱模型计算海面起伏,实现大气层外海面辐射亮度的建模仿真;利用多种目标的三维几何模型,实现目标辐射特性的建模仿真。在上述研究的基础上,利用MATLAB平台,开发了一套海洋背景下多种运动目标的天基红外探测场景生成系统。结果表明:该系统生成的海洋辐射亮度均值在中波红外谱段优于Modtran的生成结果,在长波红外谱段与Modtran的生成结果之差小于3%。该系统可生成连续的海面背景下运动目标的辐射亮度图像,为开发天基红外探测系统提供技术支撑。     

光电成像系统目标捕获率与目标毁伤关联研究

基于面阵相机CCD的光电探测系统对弹丸的捕获率在实际应用中常受到复杂背景的极大影响,而弹丸的捕获率与飞行目标毁伤有密切关系。为了研究弹丸对飞行目标的毁伤效能,基于目标成像探测原理,研究了光电探测系统探测区空间目标光学特性,利用面元网格化分析法,研究与建立了目标空间光谱特性模型,给出了空间目标成像总的光谱辐射亮度计算函数; 依据目标探测距离、目标尺寸、环境照度以及成像面阵CCD自身特性,建立光电成像系统目标跟踪捕获率的计算模型,基于弹丸目标捕获率模型,给出飞行目标毁伤概率模型。经过计算与分析,结果验证了所建立的弹丸捕获率模型和飞行目标毁伤概率计算模型的合理性。     

基于杂波模型的天基目标红外探测波段选择

对美国国防支援计划（DSP）系统对导弹目标的探测波段及其选择方法进行了探索性研究。提出了一种基于背景杂波模型的波段选择方法。首先推导了简化的场景辐射参数表达形式,建立了场景空间杂波模型,给出了综合信噪比解析式;然后通过遍历目标辐射特性空间、背景杂波水平空间与谱段空间选择了最佳工作波段,使得探测系统在不同背景杂波水平下对辐射特性相似的一类目标的综合探测性能达到最佳;最后通过算例说明了该方法的有效性。经计算分析发现,系统最佳探测波段与场景的空间杂波水平以及目标的辐射特征密切相关;在不同的杂波水平下,选用两个目标辐射模板,DSP的最佳探测波段为2.73~2.85μm与4.2~4.43μm。     

基于PSD的激光跟踪仪光电瞄准技术应用与研究

光电瞄准与定位技术是空间运动目标动态跟踪测量的关键技术,起到目标捕获与运动位置偏差精确指向作用。基于光电位置传感器(PSD)对激光跟踪仪的光电瞄准和跟踪定位控制技术进行了分析研究与设计,提出了光电瞄准控制方案,设计了探测光路,分析了PSD误差修正与信号处理。经过实际样机测试,静态定位测量精度达到6μm,随机动态跟踪测量速度大于1 m/s。     

基于Rényi熵的显著图生成与目标探测(2009-0316重投稿)

复杂的地面场景在很大程度上影响了自动目标检测的效果。分析了地面场景图像经采用二维加窗的伪Wigner-Ville分布（PWVD）后,归一化的Rényi熵与其出现概率间存在基于e指数的统计特性,以及人造目标的出现会引起地面场景中Rényi熵统计特性的变化。提出了一种新的基于Rényi熵的显著图生成和目标探测方法。对Renyi熵图像进行均值滤波,滤波前后的图像相减得到熵残余图像,并经过高斯滤波获得显著图。最终通过简便的阈值分割,完成目标探测。实验结果表明,本文提出的方法能够有效地检测复杂地面背景中的军事目标,在8幅不同场景共计14个目标的实验中,本文算法的探测概率为100%,虚警概率不大于7.1%。     

IRP-9400型红外方位探测系统实验装置的研制

介绍了应科研教学需要而研制的一种多功能红外方位探测系统实验装置。该实验装置是用于演示和模拟红外方位探测技术方法基本原理与特性的实验仪器，它采用了仪器化外形设计和积木式光机结构。该装置由靶目标装置、光学系统、各类调制盘、红外探测器和信号处理系统五部分组成，可根据不同的实验目的，通过更换各种类型的调制扫描部件以及更换不同的调制盘图案进行各类红外跟踪系统中位标器的方位探测方法实验。该装置的光学系统采用了可变焦的物镜设计以及可调焦场镜设计，调节物镜与杨镇焦距可改变光机系统的性能参数。该仪器不仅在科研预研时作为一种有效的模拟实验、调整参数的实验参考工具，还可作为一种灵活、多功能的教学实验仪器。由于该仪器光学系统以及探测器均采用近红外元件以替代昂贵的红外元件，因此该仪器具有灵敏度高，且造价低廉的特点。     

应用Rényi熵的显著图生成与目标探测

为了在复杂的地面场景中实现准确的自动目标检测,分析了地面场景图像经二维加窗的伪Wigner-Ville分布(PWVD)后,归一化的Rényi熵与其出现概率间存在的基于e指数的统计特性,以及人造目标的出现引起的地面场景中Rényi熵的统计特性变化,提出了一种新的基于Rényi熵的显著图生成和目标探测方法。对Renyi熵图像进行了均值滤波,然后滤波前后的图像相减得到熵残余图像,并经过高斯滤波获得显著图,最终通过简便的阈值分割,完成目标探测。实验结果表明,该方法对8幅不同场景图像中共计14个目标的探测概率为100%,虚警概率不大于7.1%。与传统方法相比,本文提出的方法能够更为有效地检测复杂地面背景中的军事目标。     

空间目标识别技术与威胁评估算法综述

简要介绍了现有的空间目标探测技术地基／天基的雷达、光电等,指出目标识别的难点在于高效、准确、实时的数据融合。针对空间环境的复杂性,指出空间目标威胁评估的关键在于属性权值向量的确定,详细分析了现有的威胁评估算法：层次分析、专家系统、灰色聚类、Bayesian网络、云模型、神经网络、支持向量机等;通过对比研究,着重探讨其优势与不足,最后给出此类算法在空间环境下的普适性。     

空间目标近距离高灵敏度探测技术

为实现高灵敏度条件下近距离空间目标的探测成像,通过设计惯性空间跟踪、terminal滑模稳定控制指向方法和成像行频自主匹配技术,利用高灵敏度CMOS相机实现了对空间目标的稳定指向和高信噪比成像。最后,利用卫星三轴气浮姿控仿真系统、空间LED目标显示系统和高灵敏度CMOS相机成像系统,进行惯性空间跟踪稳定指向姿控仿真及外场高灵敏度成像试验。试验结果表明:对惯性空间目标稳定指向的过程中,稳像姿态控制优于0.02°与0.001 5(°)/s时,成像曝光10ms可获得信噪比为19dB的低照度图像;利用F数为10的GSENSE400CMOS相机,在光照度为0.05lx和行频自主匹配成像姿态的10ms曝光时间条件下进行20km近距离外场成像试验,能够获得SNR大于18dB的高信噪比图像。     

高效液相色谱紫外-可见光检测器参数设置对分析结果的影响

高效液相色谱仪仪器参数的选择不同可能对实验结果产生不同程度的影响。本文采用UV229型高精度紫外．可见光高效液相色谱检测器，研究仪器参数设置对分析结果影响的规律。所选择的仪器参数包括：狭缝宽度、响应时间和检测波长，通过检测限，线性范围和信噪比评价分析结果。结果表明：较大的狭缝宽度使检测器线性范围变差，但可以提高检测灵敏性，降低检测限。提高响应时间可以在一定程度上抑制基线噪声，但同时也使色谱峰峰高下降，色谱峰形变宽，对于早出峰组分影响尤其显著。对于不同的样品，选择合适的检测波长至关重要，不仅可以提高检测灵敏度，也可使线性范围增大。实际分析方法的建立，在仪器参数的选择上，可以根据分析目的对仪器参数加以调整，以达到理想的分析结果。     

暗弱空间目标的高精度定位

提出了一种暗弱空间目标的高精度定位方法,以进一步提高该类空间目标的定位精度。研究了星像质心计算和星图匹配以及光电望远镜静态指向修正模型和天文定位等算法。首先,深入分析了星像质心计算和三角形匹配算法。然后,采用Tycho-2星表和基本参数修正模型,修正光电望远镜系统静态指向误差。最后,针对暗弱空间目标定位精度低,对传统天文定位方法进行了改进,提出了"暗弱空间目标高精度定位方法",实现了暗弱空间目标高精度定位。实验结果表明:提出的暗弱空间目标高精度定位方法的测量精度优于4″,基本满足光电观测系统进行暗弱空间目标测量时对精度和稳定性的要求。     

插片式可穿戴眼球追踪系统

针对不同屈光度人员使用穿戴式近眼眼球追踪设备无法自由更换镜片的问题,研发出一套插片式近眼眼球追踪系统设备。该系统是由近眼采集硬件平台和眼动特征提取算法两部分构成：硬件平台是根据插片验光试镜架结构设计的图像采集模块;眼动特征提取算法是通过机器学习训练眼睛检测器和眼部特征点检测器,再结合候选瞳孔拟合筛选策略得到瞳孔直径、中心点和眨眼频次。实验结果表明,系统算法中瞳孔检测正确率为97.24%,眨眼检测正确率为91.59%。该设备可满足屈光不正人群眼动追踪检测和研究的需求,同时提供准确可靠的眼动数据。     

基于迭代距离分类与轨迹关联检测空间弱小目标

为了实现高效自动目标检测,提出了一种可用于低信噪比条件下的空间可见光弱小目标检测算法。首先,建立空间光学图像模型,利用恒虚警率(CFAR)方法确定分割系数对单帧图像背景进行分割;然后,基于恒星结构稳定特性构建距离特征空间,并针对特征空间构造分类准则函数,使用迭代最优化分类方法提取出候选目标点;最后,依据目标运动轨迹的连续性建立空间目标轨迹关联、合并以及虚假目标轨迹删除规则,进行轨迹处理,实现空间可见光弱小目标的检测。文中还提出了单帧检测率、虚警率与序列检测率、虚警率相结合的评价方法。实验结果表明:在低信噪比条件下(SNR≤3),得到的序列检测率达到96.02%以上,序列虚警率达到4.4%以下。该方法在低信噪比条件下显著提高了目标检测率,并有效抑制了虚警。     

基于深度卷积神经网络的目标检测研究综述

作为计算机视觉中的基本视觉识别问题,目标检测在过去的几十年中得到了广泛地研究。目标检测旨在给定图像中找到具有准确定位的特定对象,并为每个对象分配一个对应的标签。近年来,深度卷积神经网络DCNN(Deep Convolutional Neural Networks)凭借其特征学习和迁移学习的强大能力在图像分类方面取得了一系列突破,在目标检测方面,它越来越受到人们的重视。因此,如何将CNN应用于目标检测并获得更好的性能是一项重要的研究。首先回顾和介绍了几类经典的目标检测算法;然后将深度学习算法的产生过程作为切入点,以系统的方式全面概述了各种目标检测方法;最后针对目标检测和深度学习算法面临的重大挑战,讨论了一些未来的方向,以促进深度学习对目标检测的研究。     

动态场景下基于实例分割和三维重建的多物体单目 SLAM

针对大多数SLAM系统在动态环境下相机位姿估计不准确与环境语义信息利用不充分的问题,提出一种基于实例分割的关键帧检测和贝叶斯动态特征概率传播的动态物体检测算法,并对环境中存在的静态物体三维重建,以此构建一个动态环境下的多物体单目SLAM系统。该系统对关键帧输入图像进行实例分割与特征提取,获取潜在运动物体特征点集合与静态物体特征点集合;利用非运动物体特征点集合获取帧间位姿变换,普通帧利用贝叶斯对动静态特征点进行概率传播,利用静态特征点集实现对相机位姿的精准估计;在关键帧中对静态物体进行联合数据关联,数据充足后进行多物体三维重建,构建多物体语义地图,最终实现多物体单目SLAM。本文在TUM与Boon公开数据集上的实验结果表明,在动态场景下,相较于ORB-SLAM2算法,绝对位姿误差的均方根误差平均降低54.1%和58.2%。     

基于并行共聚焦显微系统的物方差动轴向测量

差动共聚焦显微成像技术可以获得很高的轴向测量精度,然而已有的差动共聚焦测量技术主要适用于激光扫描共聚焦,还不能满足微纳加工过程中对工件进行非接触式的在线、在位测量的要求。本文在分析差动共聚焦显微成像系统能够实现轴向测量原理的基础上,提出了适用于并行共聚焦技术的轴向测量方法。该方法利用均匀白光照明,在像方只需要使用一台相机做探测器,在物方通过移动载物台分别对样品在焦前和焦后两次成像,根据预先刻度好的差动曲线就可以得出物体表面的高度。理论模拟与实验结果均表明,该方法可以实现高精度的轴向测量,对500nm的台阶样品测量的平均误差为2.9nm,相对误差为0.58%。该方法简单、廉价、测量精度高,可以用于普通显微镜,易于实现样品的三维快速形貌还原与测量。     

光度数据反演临近空间低速点目标形状尺寸信息

为了获取临近空间低速点目标的形状尺寸信息,进行了高空气球光学观测实验,研究了如何从光度数据中反演低速点目标形状尺寸信息。利用孔径测光技术处理地基探测装备所拍摄的实验图像数据获取目标光度数据。在反演过程中,采用球谐函数法和细分控制点法两种形状描述方法来参数化描述目标形状,利用球谐函数法的正则化函数、三角面元正则化函数和基于目标物理特性的正则化函数约束目标的形状变化,在对目标光度数据以及由两种形状描述方法产生的模型数据进行傅里叶变换的基础上,结合光学系统点扩散函数来反演空间目标形状尺寸信息。结果表明:两种形状描述方法反演的目标形状主要特征相似,表明这种形状特征是从光度数据提取到的。球谐函数法和细分控制点法反演出的目标等效直径相对误差分别为11.3%和22.6%,长度相对误差分别为11.6%和21.8%。由此表明:球谐函数法反演的临近空间低速目标形状误差较小,更能准确地反演出临近空间低速目标形状。