太阳光谱辐照度仪波长扫描设计北大核心CSCD

针对当前气候变化对太阳光谱辐射的观测需求,为精确监测太阳光谱辐照度,研制了波长扫描型太阳光谱辐照度仪。该太阳光谱辐照度仪主要由光谱测量单元和波长扫描单元组成,其中波长扫描单元作为色散光谱的精密定位机构,是保障仪器测量精度的关键。为此,设计了基于小型交流伺服电机的波长精密扫描定位装置,采用定时器主从方式控制电机旋转,并利用STM32驱动线阵CCD工作,结合CCD检测的光斑质心位置与预设位置的偏差进行闭环控制,闭环控制精度小于2个像元宽度。最后,对线阵CCD的质心位置检测的重复性以及扫描定位装置的稳定性进行测试,测试结果表明CCD质心位置检测的标准差为0.0693,最大偏差不超过0.3像元宽度,系统运行时闭环精度小于2个像元宽度,满足波长扫描的重复性和稳定性要求。     

低信噪比星象质心定位算法分析

对于星空观测CCD图像,为了对低信噪比目标星象进行天文定位,精确的提取目标星象的质心是至关重要的.首先,系统地推导了CCD星象质心定位误差产生的原因,分析得出提高星象质心定位精度的途径;然后,分别从星象插值和增强两个方面研究了提高星象质心定位精度的方法,通过仿真得出不同的插值算法和插值步长对星象质心定位的影响,并总结得出最佳的插值方法,另外,系统地分析了增强算法对质心定位精度的影响;最后,总结得出低信噪比星象质心提取的最佳方法,为星象的天文定位奠定了基础.     

双模式太阳跟踪器太阳质心提取算法

在传统太阳跟踪器的基础上结合图像处理技术,搭建一套双模式太阳跟踪器,并围绕太阳质心提取算法展开研究。针对太阳跟踪器在太阳被云雾遮挡时无法准确跟踪的问题,提出了一种基于快速中值滤波的去雾算法,根据暗通道先验计算出透射率图,使用快速中值滤波代替软抠图方法对透射率图进行平滑,还原出无雾图像。为避免人工阈值带来的分割误差,在去雾增强的图像上使用快速最大稳定极值区域(MSER)特征区域检测方法检测出太阳区域,并提取出太阳质心。实验证明该算法在雾霾天气下仍然能够还原出清晰的太阳图像,准确提取出太阳质心,并且算法复杂度较低,满足太阳跟踪器实时处理的需求。     

应用于人卫激光测距光尖图像处理方法研究

介绍了一种基于人卫激光测距望远镜寻找激光光尖的新型检测方法和实施效果。通过实拍的激光光尖图像,采用高斯滤波等方法对图像进行预处理,再对降噪滤波后的图像提取边缘,输出二值图像,利用霍夫直线变换,对在CCD靶面成像的激光位置进行标定。基本达到了在肉眼识别不清的情况下检测出激光光尖,并精确计算出光尖的坐标。通过质心算法计算出的卫星星点质心坐标,可以确定光尖与星点质心的偏差量,从而控制望远镜的转动消除偏差,达到无人值守的科研目标。     

太阳图像中光斑质心位置的检测

基于Matlab 7．6／Simulink 7．1设计的实现太阳图像中光斑质心位置检测系统的仿真实验平台,可以实现从图像传感器采集太阳图像,并计算出光斑质心的图像坐标及光斑个数。Simulink主系统包括图像采集模块、图像增强子系统、图像处理子系统和光斑信息显示模块。实验结果表明,该仿真平台能够准确找出太阳图像中光斑质心的图像坐标,并给出光斑个数,该方法适用于基于图像传感器实现太阳自动跟踪的系统。     

基于背景抑制的星空图像目标运动轨迹提取

研究了空间观测CCD图像弱小目标检测与运动轨迹提取技术,介绍了一种基于背景抑制的多目标检测与运动轨迹提取方法。首先,对图像进行阈值处理,滤除图像的背景灰度和噪声;然后生成基于序列图像叠加与形态学变换相结合的背景掩模图像,对序列图像进行屏蔽处理,得到运动目标图像;对目标图像进行交叉投影算法确定目标区域,并进一步精确确定目标质心,进而提取目标的运动轨迹。实验证明所提出的算法不仅能够有效检测星空序列图像中的多个弱信号小目标,而且具有较强的实时性。     

在多束激光混合分布下其图像定位各光斑质心位置的方法研究

激光光斑图像的质心提取是探测器确定激光方位的重要环节,对于获取激光方位角有重要的意义.传统上的灰度重心法、高斯拟合法以及椭圆拟合法三种激光光斑质心的提取方法都无法解决激光光斑图像上出现多个激光时其各个质心的提取问题.基于此缺点本文提出一种基于EM算法,求解二维图像中多个混合高斯分布中分辨质心分布的方法.采用CCD(Ch...     

基于肤色的实时人脸检测算法研究

研究了一种基于肤色的人脸检测算法的设计与实现过程。在YIQ颜色空间中,进行了有效的肤色提取,把提取到的肤色与背景图像信息转为二值图像进行形态学降噪处理,再采用质心定位法进行准确的眼睛定位,最后对检测到的人脸图像进行缩放、旋转、移位校正,以提高输出人脸图像的质量。实验结果表明,本文所提的算法具有很高的准确率与检测速度,能够适用于实时人脸检测系统。     

基于激光视觉传感的渔船目标无人机低空识别研究

为了提高渔船目标无人机低空识别的准确率,提出基于激光视觉传感的渔船目标识别方法。采用阈值分割和角点定位标定渔船目标激光视觉传感图像的方位特征点;提取渔船目标的位置信息、速度信息、加速度信息、运动轨迹信息,建立渔船目标激光视觉传感图像的背景差分检测模型;通过帧动态检测和差分图像聚类,计算相邻目标质心的距离;根据参数估计和像素灰度值检测,结合目标方位估计,实现对渔船目标激光视觉传感图像的定位识别。结果表明,采用该方法能够有效识别渔船目标,目标方位识别准确性达到90.95%以上,提高了渔船目标无人机低空识别准确性。     

航空武器对地模拟攻击实时自动报靶系统的实现

为了弥补传统人工报靶的不足,提高航空武器对地攻击训练中的报靶效率,并为实现战场打击实时自动评估探索新思路,运用光学交汇测量原理,通过CCD成像、图像分析对比等方法,提出了航空武器对地模拟攻击实时自动报靶系统设计方法,解决了多目标动态检测算法、图像畸变校正算法、图像阈值计算及打击目标重心(质心)提取等技术问题,实现了实时对模拟打击点的测量、计算、记录和分析。实验证明:该系统对视场内光点目标的捕获能力达到了97%以上,打击点测量坐标相对误差小于0.23%。     

基于CCD标定的微像素精度图像定位技术

基于光电成像器件CCD的点目标定位技术被广泛运用于天文定位、侦察等民用及军用方面。传统点目标定位精度一般为亚像素级,受CCD自身成像误差限制,目标定位精度难以大幅提高。提出通过干涉条纹对CCD进行标定,从而得到CCD频域像素响应函数的精确表达式,由此重构高质量的目标入射光场图像,进而提高光电成像系统对点目标定位的精度。首先建立了干涉条纹标定CCD及目标光场图像重构的理想模型,并通过仿真验证了点目标图像重构效果以及最终点目标的定位精度。仿真结果表明,经干涉条纹标定CCD后,重构的目标光场图像质量得到大幅度的提升,接近于CCD像面前入射光场图像,通过高斯曲面拟合得到点目标形心坐标及其微位移的提取精度均达微像素级别,相比于传统的亚像素定位,定位精度得到了大幅度的提高。     

基于数字图像处理的星体检测技术研究

简述了基于CCD器件昼夜星体检测系统的组成和原理,针对影响星体检测精度的关键因素,采用质心法确定恒星位置,较详细分析了提高信噪比的图像处理算法和亚像元定位算法,对以恒星为基准的实时、多参数校正设备实现高精度的测量。     

哈特曼与CCD传感器信标光轴精密定位对比

捕获、对准和跟踪是大气激光通信系统的核心技术,信标光轴的精密对准可提高通信的稳定性和降低通信误码率.信标光轴的对准主要是对大气激光通信中光束到达角的计算,应用传统的CCD传感器的光斑质心算法,在强湍流的扰动下已经无法准确地测量光束的到达角;提出了应用哈特曼传感器对波前进行探测,采用Zernike多项式模式法重构波前实时...     

基于图像处理的激光指向误差修正技术方法研究

为了进一步提高卫星激光测距系统中激光指向修正的效率,提出了一种优化的用于激光指向的图像处理算法实现方案。针对实拍的CCD图像,利用拉东变换的方式对图像中的散射光尖点进行精确定位,采用带阈值的质心法提取目标卫星质心,将解算出的光尖点与卫星点的位置偏差转换为望远镜指向的弧度偏差,反馈至激光指向控制系统中,形成了有效的闭环控制。目前,该方案已成功应用于乌鲁木齐气象卫星站内的地基激光定位系统中,实现了在线实时修正激光指向误差,并将指向精度控制在2弧秒以内。     

红外零位走动量测量中的相机姿态自适应补偿

为提高红外零位走动量测量精度,针对测量过程中相机姿态变化误差引起的图像定位精度不高问题,提出了一种CCD相机姿态小角度变化自适应补偿方法。通过理论分析,推导出相机姿态解算公式,建立了CCD相机姿态解算数学模型,然后基于某型红外瞄具零位走动量测量系统,分别针对三种相机姿态,对瞄具分划线在参考坐标系中的坐标进行了对比实验。结果表明,测量精度优于0.01 mil,能减小相机倾斜对红外瞄具零位走动量测量带来的误差,为提高零位走动量测量精度提供了一种相机姿态自适应补偿的新方法。     

粗调平状态数字天顶仪定位方法研究

针对传统数字天顶仪定位方法中存在仪器需精确调平,数据拟合模型参数求解不准确和定位迭代过程复杂的问题,提出一种粗调平状态数字天顶仪定位方法。严格推导了水平状态下CCD图像坐标的计算式,利用倾角仪输出值与粗调平状态下CCD图像坐标计算得到水平状态CCD图像坐标;对粗调平状态下恒星切平面坐标进行分析,分析结果表明粗调平状态下对应的切平面与水平状态下对应的切平面基本平行,粗调平状态下的切平面坐标可直接用于数据拟合模型的建立;通过抗差M估计计算数据拟合模型的参数,抑制了粗大误差对参数解影响,提高了数据拟合模型的准确性;最后,通过联立数据拟合模型方程组解算旋转轴的CCD图像坐标、剔除迭代过程中的数据拟合模型反变换以及取切平面坐标平均值的方式优化定位迭代过程,提高定位解算效率的同时保证了数字天顶仪的定位精度。实验结果表明:粗调平状态定位方法的定位精度与精调平状态的定位精度基本相同,其中粗调平定位方法的定位经度精度为0.306,纬度精度为0.292,满足数字天顶仪定位精度的要求。     

单圈绝对式光电轴角编码器译码技术

单圈绝对式编码器相比于增量式编码器及传统的绝对式编码器有独特的优势,其关键技术在于译码系统的设计及译码算法的研究。为了提高单圈绝对式编码器集成度、响应速度及精度,设计了译码系统,该系统采用线阵CCD作为码盘图像光电转换装置,并利用FPGA实现电路控制及译码算法。同时提出了新的译码算法,该算法一方面将CCD输出信号二值化后的电平信号高电平计数,判断组合得到粗码信息;另一方面应用质心法进行细分定位,通过计算条纹质心与虚拟中心的偏差得到细分角度值。最后,通过两者结合得到角度信息。基于该系统研制的经纬仪样机精度达到2。     

大视场双目视觉定位系统中多目标稀疏匹配

野外远距离、大视场、双目视觉物体定位监测系统是基于双目立体视觉原理的三维坐标测量系统。存在随机出现的多个无特征目标的正确匹配率低,导致目标定位精度降低的共性问题。正确判断首个目标出现,对于同一目标在同侧图像序列连续出现,形态特征由大到小变化或分裂的情况,利用质心判断方法排除伪目标,检测目标正确质心位置;然后,两段图像序列时间同步,同一时刻多个目标基于极线约束进行稀疏匹配,获得同一目标在两台相机中正确的对应关系。实验证明,现场连续采集的9帧图像中包含8个目标,利用上述方法完成目标检测及匹配,提高了准确率。