柔软光纤传像束的传像特性

研究了柔软光纤传像束的传像特性.界面交扰是柔软光纤传像束最重要的传像特性之一.迄今为止,有关这些方面的研究尚未完善.描述了一种采用光学视频系统定量测量柔软光纤传像束交扰率的新技术,并通过对柔软光纤传像束的静态MTF的测量和目视法观察,分析对比了交扰率对传像束传像特性的影响,比较了多种传像束样品的测量结果.     

光纤传像束的传光特性表征

本文分析了光纤传像束的传光特性，提出了采用单根光纤的光透射率予以表征。     

光纤传像束的应用特点

评价传像束一般仅局限于其静态特性，即表面疵病、几何和光学特性等，本文提出了传像束使用中需要注意的几个方面，以便更好地应用。     

光学系统中的光纤传像束

光纤传像束是一种可任意弯曲的传输图像的无源器件。与传统的光学成像器件相比,它具有重量轻、使用自由度大、易实现复杂空间结构的图像传递等优点,被广泛地应用于医学、工业及科研、航天、军事等多种领域。本文介绍了光纤传像束的原理,在医疗、工业及国防安全等领域的应用以及国内外研究状况。     

光纤传像束原理及其应用

光纤是现代通信网络的骨干,尤其是在大容量数据通信中.光纤作为传感器材料也得到了广泛应用,但却很少有人知道光纤还有一个特殊的作用,那就是传像.传像就是指将影像通过光纤直接传输,而中间不再经过类似于光通信那样的信号转换过程.本文阐述了光纤传像束的工作原理并着重介绍了光纤传像束在工业、医疗以及军事等方面的应用.     

传像光纤束耦接镜的设计

在光学耦接镜设计中引入衍射面,根据二元光学元件的三级像差理论,分析了衍射面初始结构参数的求解规律,通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化,给出工作波长0.8～1.1 μm,焦距33 mm,光学长度为64 mm,采用一个衍射面的耦接镜设计实例.     

传像光纤束的物镜设计

在大截面传像束前置光学系统设计中,采用“负- 正”型式的像方远心光路结构,在像 差校正过程中引入标准二次曲面和偶次非球面,能很好地解决镜头轴外像差校正与像面照度均匀性问题,同时使镜头结构紧凑、小型化。通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0. 8～1. 1μm,焦距5mm,相对孔径为1∶3. 8,光学长度为47.5mm,视场角为60°的镜头设计实例。对设计结果的分析表明,该镜头在31 lp /mm空间频率处的MTF值超过0. 78,像质优良。     

线列光纤传像束对比度传递函数的检测

根据对比度传递函数的定义,推导分析了线列光纤传像束对比度传递函数(CTF)的表达式,拟定了测量方案.在检测过程中,采用局部视场扫描测量方法,选用10/0.25的显微物镜,3#鉴别率板(分辨率为1.875 lp/mm),测得平均CTF值为0.52,仿真值为0.66.     

利用光纤传像束的内窥镜物镜设计

光纤传像束用于内窥镜时,对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后,根据实际需求,选用反远距型物镜作为初始结构,利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78 m,焦距0.921 mm,全视场100、相对孔径1/4的内窥镜物镜。镜头总长10.32 mm,满足像方远心要求,在38 lp/mm频率处MTF值在0.85以上,像质优良;同时,在Tracepro软件中建立了所设计物镜与光纤传像束结合后系统的模型,模拟的系统耦合效率约为96%且出射端照度均匀。结果表明:该物镜具有视场大、短焦距、结构合理、耦合效率高、像面照度均匀等特点,满足内窥镜要求。     

线列光纤传像束的对比度调制传递函数

根据对比度传递函数的定义,推导出线列光纤传像束对比度调制传递函数的表达式,采用数值计算的方式,仿真分析了线列光纤传像束的对比度调制传递函数。仿真结果表明,输入信号与光纤束住相匹配对对比度调制传递函数结果有一定的影响,对比度调制传递函数值随住相呈周期性变化。在输入的空间频率小于Nyquist频率时,对比度调制传递函数值随频率的增大而减小。     

一种基于平方根卡尔曼的二阶滤波算法的研究

在平方根Kalman滤波(SREKF)算法的基础上,本文研究一种二阶非线性滤波算法。该算法利用状态误差协方差阵的平方根因式对状态向量作正交变换,消除状态误差项之间的相关性,从而降低了二阶滤波算法的运算量。通过仿真验证了该算法的效能。     

一种基于卡尔曼滤波及粒子滤波的目标跟踪算法

针对卡尔曼跟踪算法在非线性非高斯情况下跟踪结果不再准确,以及粒子滤波跟踪算法计算量大难以满足实时性的缺陷,提出了卡尔曼滤波及粒子滤波相结合的算法。利用卡尔曼滤波进行跟踪得到候选目标并计算目标模型与候选模型的匹配程度,若与目标模型匹配度小于一定阈值,则转换跟踪方式利用粒子滤波进行跟踪来修正卡尔曼滤波结果;同时,采用"模板缓冲区法"对目标模型进行更新以保证跟踪的连续性、稳定性及准确性。实验结果表明,这种跟踪算法既发挥了卡尔曼滤波的实时性又保持了粒子滤波的准确性,有较好的跟踪性能。     

卡尔曼时延值滤波器

介绍一种已用于水下被动跟踪的卡尔曼时延值滤波器,并给出了其滤波性能和跟踪能力的实验结果。     

基于逻辑切换的改进强跟踪卡尔曼滤波器

针对线性随机系统提出了一种改进强跟踪卡尔曼滤波器(MSTKF).通过改变强跟踪滤波器的多重时变渐消因子,MSTKF在卡尔曼滤波和强跟踪滤波两种工作状态之间切换.当卡尔曼滤波不能有效跟踪突变状态时,MSTKF切换为可变弱化因子的强跟踪滤波.数值仿真实例显示了本方法的有效性.     

CO-OFDM系统中基于卡尔曼滤波对相位噪声补偿算法的研究

基于卡尔曼滤波提出了两种相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统的相位噪声补偿算法,这两种算法在发射端的时域均插入导频,并在接收端对导频进行卡尔曼滤波,最后利用插值算法补全全部子载波的相位噪声.仿真结果表明,基于最小均方误差(MMSE)准则的判决反馈算法在相位噪声比率为10-1时,系统误码率约为10-4,并且出现了错误平层,而基于卡尔曼滤波所提出的两种相位噪声算法在大相位噪声的情况下仍然具有较好性能且能有效地降低错误平层,因而所提出的相位噪声补偿算法能改善CO-OFDM系统的性能.     

雷达机动目标跟踪的卡尔曼粒子滤波算法

为解决不敏粒子滤波算法对雷达机动目标跟踪实时性差和跟踪起始阶段收敛慢的问题,引入卡尔曼粒子滤波算法.通过坐标转换将实际的极坐标雷达观测数据转换为直角坐标数据,然后用线性最优的卡尔曼滤波器估计粒子状态先验概率密度,最后用非线性最优的粒子滤波器精确估计目标状态后验概率.仿真实验表明,与不敏粒子滤波相比,卡尔曼粒子滤波以牺牲较少精度(减少约6％)的代价,实现机动目标跟踪的实时性(约为前者的1/5),起始阶段收敛性更好.     

基于强跟踪的平方根不敏卡尔曼滤波器

针对不敏卡尔曼滤波器在递推过程中的数值不稳定性以及系统发生突变时跟踪效果不佳的问题,提出一种新的机动目标自适应跟踪算法——基于强跟踪的平方根不敏卡尔曼滤波器(STF-SRUKF)。该算法一方面基于平方根滤波的思想,在递推过程中采用协方差矩阵的平方根代替协方差矩阵本身,以保证数值计算的稳定性;另一方面,基于强跟踪滤波的思想,在递推过程中引入时变渐消因子,实时调节增益矩阵,以增强目标运动发生突变时的跟踪能力。仿真结果表明,STF-SRUKF算法对于突发机动的目标运动模型具有良好的跟踪效果,而且具有较好的稳定性。     

一种基于卡尔曼滤波器的模板更新方法

在运动目标跟踪过程中,基于相似性度量的模板匹配法是常用的一种相关跟踪算法.但是,单纯利用模板与图像的匹配准则难以应对跟踪过程中常见的目标姿态变化问题,很难获得比较好的跟踪效果.针对上述问题,利用卡尔曼滤波器对模板像素进行逐像素更新,每个像素依据自身的性质进行修正的幅度都不一样,从而得到自适应和最优的模板图像,最终达到在序列图像中准确匹配的目标.实验证明,该方法在产定程度上解决了跟踪过程中目标的形态变化问题.     

基于卡尔曼粒子滤波的目标跟踪算法

目标跟踪在计算机视觉领域有着重要的应用。文中在对运动目标跟踪算法进行研究之后,应用卡尔曼粒子滤波算法进行运动目标的跟踪,同时利用Matlab 对卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法及卡尔曼粒子滤波算法进行了实验仿真。实验结果表明,运用卡尔曼粒子滤波算法能够更快、更准确地对运动目标进行跟踪,可将其广泛应用于目标跟踪中。     

基于自适应滤波器的MIMU/GPS组合系统的研究

设计了微惯性测量单元/卫星导航(MIMU/GPS)组合导航系统原理样机。针对低成本MIMU/GPS组合导航中的Kalman滤波器设计滤波参数(包括系统噪声方差阵Q和测量噪声协方差阵R)影响的问题,系统的分析了Kalman滤波器参数的选取对系统状态变量的估计精度和收敛性能的影响。根据分析设计了自适应估计技术的Kalman滤波器。试验结果表明:对于低成本MIMU/GPS组合导航采用自适应估计技术估计可得到满意的性能,在静态条件下,位置精度优于5 m(标准差),速度精度优于0.1 m/s;系统提供水平姿态角精度优于0.2°;航向角精度优于0.5°(磁罗盘辅助)。