机载激光雷达成像畸变的仿真分析

针对激光成像雷达动态畸变问题,分析了雷达的目标成像;根据雷达载体六个自由度的运动产生畸变的机理,分别对机体每个自由度的运动引起的畸变进行了仿真研究,给出了二维平面目标或三维地面目标成像失真的仿真分析结果,这些结果对各种类型畸变给出了形象直观的描述。研究畸变的仿真软件对各种应用背景的激光成像雷达,研究和分析其修正畸变的需求与必要性是有价值的     

用于激光雷达成像仿真的动态场景模型

基于激光雷达成像的基本原理,结合目标表面的空间反射特性,在图形处理器架构下,借助其强大的并行计算能力,建立了激光雷达场景动态仿真模型,实现了不同入射、观测位置条件下目标表面空间辐射亮度分布的计算．针对典型场景进行了模拟实验,并将实验结果与实际激光雷达系统采集到的图像数据进行了对比分析．实验结果表明,模拟结果与实测图像数据在基本特征上是相似的; 定量分析结果表明,模拟图像与实际图像在主要特征上是相符的．     

塔式起重机视景仿真系统场景建模与驱动

根据Multigen Creator和Vega这两种虚拟现实软件的特点,确立了塔式起重机视景仿真系统的设计方案,叙述了场景建模和纹理制作方法,探讨了在建模过程中使用的LOD技术、实例化技术、删除冗余面、公告牌技术以及外部引用五个模型优化技术,在VC++软件编程环境中实现场景驱动,完成了塔式起重机视景仿真系统的场景建模与驱动,为塔式起重机虚拟操作培训系统的研究与开发奠定了基础.     

基于机载激光雷达点云的森林场景建模

利用机载激光雷达森林点云数据进行真实森林场景的精细三维重建,为构建数字森林环境与林业资源管理应用提供参考.提出利用点云魔方软件对森林点云数据进行处理,分离得到地面点云和植被点云;采用层堆叠分割方法对森林植被进行分割并提取每株树木的平面位置、树高、冠幅直径及面积等参数;运用景观设计软件SketchUp和Lumion进行森林场景三维建模,模拟真实森林三维场景中的地形和植被效果.以某地区约4万m2的森林场景机载激光雷达点云数据为实例进行森林场景三维重建,从激光雷达数据中分割出的773棵树木点云,结合树种分布、树高及轮廓等信息构建了逼真的三维森林场景.试验结果表明,根据森林点云数据的分割结果能快速高效地构建模拟现实树木形态结构的真实感三维模型,克服传统树木建模精度低和可视化不高的缺点.     

动态3D虚拟场景并行化光线跟踪加速结构设计

为提高光线与虚拟场景几何面片求交的计算效率,提出一种基于混合模式的空间加速结构。该方法改进传统的层次包围盒,把细分层次包围盒与空间均匀网格划分相结合,实现了可并行的混合空间加速设计。此外,把帧间可重用的数据抽取至数据缓存,建立多几何群组的加速结构共享,实现了光线跟踪算法的并行优化。实验证明,该混合加速结构能有效加快光线跟踪的光线场景求交判断速度,快速实现光线跟踪并行化计算。     

激光跟踪测量系统的建模与仿真

在全面分析了激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上, 建立了系统运动学模型和转镜中心偏移 数学模型。针对以往球坐标激光跟踪测量系统中参考点只能借助于外部具有更高精度的仪器来校正的缺点, 提出 了平面约束自校正方法, 并给出了系统自校正算法。最后对激光跟踪测量系统运动学模型和自校正算法进行了仿 真验证, 结果表明该方法能有效地确定系统实际工作全过程和提高系统跟踪精度与响应速度。     

基于光线投射算法实现与三维场景的交互功能

详细地介绍了采用光线投射算法实现与三维场景的交互功能的基本原理与过程,并针对效率的提高介绍了采用层次包围盒技术来加速计算的方法。     

激光雷达测风建模与模拟

利用激光雷达测定风速是实现前馈控制的方法之一,但该方法会受设备的限制。因此,针对无设备研究激光雷达测风实现前馈控制的这一问题,提出了一种采用基于雷达坐标系和风坐标系变换方法模拟激光雷达测定风速的方法。首先,在Fast环境下利用TurbSim生成剖面风,然后在Matlab软件中进行模块搭建,最后联合仿真。仿真结果表明,该方法能较准确地模拟激光雷达测量风速的过程,可为装备激光雷达风速设备的控制系统研究提供仿真环境。     

数控加工三维场景几何建模技术研究

讨论了基于构件技术的数控加工三维场景建模技术,并以OpenGL和Visual C++6.0为开发平台,开发出一个基于STL文件格式的建模系统.     

拥挤场景中对多个人的检测和跟踪技术研究

不同于单个目标的检测, 拥挤场景中多个目标的检测和跟踪有其复杂性和特殊性.基于拥挤场景中多个人的检测和跟踪技术最新的研究成果, 对检测和跟踪的系统框架、主要方法、实验数据集、性能度量等进行了综述, 指出了拥挤场景中人的检测和跟踪技术存在的主要困难和关键问题, 以及今后的研究方向.     

激光光船聚焦性能研究

激光推进是一种由远距离传输的地基定向能提供推进能量的新概念。它具有高比冲、高推重比、低成本等显著特点，是一种急待研究且应用前景广阔的新型推进技术。如何解决光船飞行中，激光束偏离光船主轴而不能正常聚焦问题是激光推进中重要问题之一。主要针对抛物形光船，编写了光线追踪法(ray tracing method，RTM)的计算程序；研究了入射激光的光轴与光船主轴偏离时，反射光束的聚焦性能；得出了焦平面上激光束的能流分布、激光点火线、点火区形状和大小。这将作为激光推进过程流体动力学数值模拟和光船飞行轨迹研究的一个重要依据。     

均匀椭球粒子的彩虹角分析

推导了适用于任意长短轴比椭球的光线追迹公式．利用此公式研究了平面波以任意方向入射到长短轴比较大的均匀椭球粒子的一阶几何光学彩虹角分布．研究结果表明,对于平面波正入射到长椭球的情况,当长短轴之比在一定范围内,不存在一阶几何光学彩虹角,并且这个范围随着粒子折射率增大而增大;当平面波斜入射到长椭球时,随着平面波倾斜角的变化,0°～360°范围内一阶几何光学彩虹角的对称性发生变化．对于平面波正入射到扁椭球的情况,一阶彩虹角分布与球粒子类似;当平面波斜入射到扁椭球时,一阶彩虹角随入射波倾斜角的变化情况与长椭球大致相反．此研究结果为长短轴比较大的均匀椭球粒子的粒度测量提供一定的理论依据．     

一种快速有效的雷达成像超分辨算法

现代谱估计技术被用于雷达成像中来提高图像分辨率和目标特征提取,但其缺点是需耗时的二维谱峰搜索,且由于采用码赛克技术,算法性能受小样本数限制。文中将成像高分辨算法中的两维参数估计问题转化为两个独立的一维问题,然后利用ＥＳＰＲＩＴ方法或ＭＵＳＩＣ方法求得每维参数估计。这种方法无需两维谱峰搜索,算法性能在小样本时有很大改善,计算机仿真结果表明了文中算法的有效性。     

超短脉冲激光及其应用

介绍超短脉冲激光技术发展水平、飞秒激光技术发展趋势和超短脉冲激光应用。     

基于点散射地震－地质模型的地震散射波成像

地下地质条件比较复杂时,地震反射波成像效果不理想,致使常规反射地震勘探难以奏效。本文基于点散射地震 －地质模型,推导出 ２Ｄ散射波时距曲线方程,分析了地震散射波的运动学规律;在此基础上,提出了 ２Ｄ地震散射波成像的方法与技术;结合断层模型和一套实际地震资料处理,讨论了散射波地震成像的特点,并与传统反射波成像结果进行了比较,证明了该方法的有效性。     

Polarimetric super-resolution algorithm for radar range imaging via spatial smoothing processing

A full-polarimetric super-resolution algorithm with spatial smoothing processing is presented for one-dimensional (1-D) radar imaging. The coherence between scattering centers is minimized by using spatial smoothing processing (SSP). Then the range and polarimetric scattering matrix of the scattering centers are estimated. The impact of different lengths of the smoothing window on the imaging quality is mainly analyzed with different signal-to-noise ratios (SNR). Simulation and experimental results show that an improved radar super-resolution range profile and more precise estimation can be obtained by adjusting the length of the smoothing window under different SNR conditions.     

Edge diffraction correction for 3D scattering center modeling based on the shooting and bouncing ray technique

In the traditional scattering center extraction method based on the shooting and bouncing ray(SBR) technique,only the physical optics contribution of the target is considered.However,the physical optics method is unable to describe the contribution of the actual edge diffraction.By comprehensively considering the specular reflection and edge diffraction contribution of the target,an edge diffraction correction method for 3D scattering center modeling based on the SBR technique is proposed.Using the SBR technique and combining the image domain ray tube integration and equivalent edge currents method,the edge diffraction correcting formula for the 3D inverse synthetic aperture radar image is derived.Simulation results show that the proposed method is able to effectively improve the modeling accuracy of the 3D scattering center.     

旋转式合成孔径雷达干涉成像方法

为满足复杂低空环境三维成像需求,构建了旋转式合成孔径雷达干涉成像模型．针对不同高度的系统平台存在旋转轴中心偏移问题,采用旋转轴和场景整体平移的方法,将轴偏移等效为场景位置移动,进而分析场景位置变化对方位带宽和干涉相位的影响,获取斜距差和偏移量的关系式,最终通过构建补偿函数来实现附加相位补偿．仿真结果表明,该方法能够有效地消除轴偏移的影响,并能实现场景高程精确测量．     

激光在烟尘环境中的传输特性分析与仿真

为了解决工业生产中激光在烟尘环境中的传输衰减问题.文中分析了激光在烟尘环境中的一般传输规律,对激光信号在多密度烟尘环境中产生的单次散射和多次散射进行讨论,设计了微元衰减模型,分析烟尘环境中激光的衰减规律,对模型进行软件仿真和模拟环境的实验,仿真与实验结果表明：微元衰减模型将激光信道量化分层、叠加衰减效果,在实际应用中优于传统衰减模型,平均误差可以控制在6%之内,能够很好的表征衰减特性.