三线阵CCD立体测绘卫星像移姿态跟踪补偿研究

介绍了三线阵CCD传感器的成像原理,分析了由于地球自转角速度的存在而产生三线阵CCD传感器像移的机理.在规划姿态跟踪策略的基础上,建立了有效成像面积和姿态机动方式的数学关系,求解关系式最大值以得到像移补偿的姿态跟踪机动策略.最后给出了姿态跟踪过程中的目标姿态和目标姿态角速度变化规律.     

高精度空间相机像移补偿机构设计与试验

为了降低像移对空间相机成像质量的影响,提高相机分辨率,以获得清晰的图像,需要像移补偿。而传统的像移补偿机构体积大、质量重,不适合当今空间相机小型化、轻量化的发展趋势。本文针对此问题设计了一套精度高、体积小、质量轻的像移补偿机构。介绍了像移补偿机构的组成与传动原理,并对偏流角控制公式进行了推导,分析了机构的传动精度。通过实验,检测了机构的精度,试验结果表明:像移补偿机构传动精度在力学振动试验前后基本一致,均小于1',满足系统对控制系统精度小于3′的要求,由于发射产生的动态载荷不会对机构的精度造成影响,可以实现高精度的像移补偿。     

用面阵CCD测螺纹参数

利用CCD进行尺寸测量是一种非常有效的非接触检测方法，这种方法被广泛应用于工件尺寸的在线检测，笔者以面阵CCD为传感器，研制了一套螺纹测量装置，实现了普通圆柱外螺纹几何参数的自动非接触测量，对面阵CCD在复杂零件尺寸测量方面的应用作出了探索与尝试，为利用CCD对螺旋几何参数的在线测量打下了基础。     

基于CY7C68013的面阵CCD图像传输系统设计

针对面阵CCD图像的特点,提出了一种基于CY7C68013的图像实时传输系统.系统从面阵CCD模块中直接荻取数字图像信号,利用CPLD控制图像数据的时序,以CY7C68013作为数据传输的核心,实现了基于USB2.0的高速图像信号传输.该系统结构简单,性能稳定,实用性强.     

行间转移CCD的时间延迟积分调光方法

针对航空航天相机工作时由于曝光时间导致的图像质量下降问题,提出了行间转移面阵CCD的时间延迟积分(TDI)调光方法。选择行间转移面阵CCD KAI-16000作为成像器件,设计并完成了成像系统,利用FP-GA控制行间转移面阵CCD的驱动信号模式,将普通电子快门调光方法与TDI调光方法相结合,完成实时调光。实验结果表明:该成像系统无需延长曝光时间,依靠改变TDI工作模式下积分级数,解决了由于曝光时间不足导致的图像质量下降问题,图像信噪比(SNR)从13.22dB增加到33.74dB。     

基于面阵CCD的视觉图像传感器

本文应用色度学的理论将面阵ＣＣＤ匹配成与人眼视觉相吻合的图像传感器，详细分析了其匹配的工作原理、实现方法，并对其定标方法和在印染、印刷、彩色ＣＲＴ视频图像的快速测量应用作了叙述．     

一种使用面阵CCD的非接触位置测量系统

某型导弹填装车为发射车自动装弹前，需要获得两车之间精确的相对位置关系参数。本文介绍了一种非接触三维位置测量系统，该系统由一组面阵CCD探测器、实时图像处理及快速数据解算系统组成，对三卤钨灯目标与测量系统之间x,y,z,a的相对位置关系进行测量，介绍了测量原理，推导出了参数计算公式，并通过三角知识和误差理论对系统进行了精度分析。     

基于面阵CCD的双边跟随式带钢测宽仪设计

为解决现有带钢宽度实时检测技术检测精度不高的问题,设计一种基于面阵CCD(电荷耦合器件)的双边跟随式带钢测宽仪。采用面阵CCD相机采集带钢边缘图像,减小边缘成像误差;针对带钢高速运动过程中上下抖动较大的情况,采用双边跟随式的方法使相机跟随带钢边缘移动,减小面阵CCD相机视场角误差;采用大小双视场ROI(感兴趣区域)差分边缘检测算法检测带钢边缘,减小因铁屑掉落和带钢边缘突变产生的误差。现场检测结果表明:设计的带钢测宽仪可对边缘不平整、上下抖动较大的带钢进行有效检测,且能有效避免铁屑掉落和边缘突变带来的误差;双视场ROI差分边缘检测算法精度可达0.055 mm,算法帧率达46 F/s,宽度总体精度可控制在1 mm以内,测量帧率达20 F/s,满足高精度与实时性检测的要求。     

基于ARM7与FPGA架构的面阵CCD图像采集系统的设计

针对用于铁路、公路等行业移动检测的面阵CCD图像采集系统对于小型化与低功耗的需求,设计了一种基于ARM7与FPGA架构的面阵CCD图像采集系统。本文介绍了系统设计的基本原理,并着重阐述了图像A／D转换单元、图像缓冲单元、图像处理单元等系统主要组成部分的软、硬件设计。本系统利用FPGA控制视频信号的采集、ARM7微控制器作为图像处理单元,并利用μC／OS—Ⅱ实时操作系统对多任务进行管理,系统扩展灵活,满足小型化与低功耗的要求。     

角速度及其在机械运动描述中的应用辨析

角速度是在许多领域的机械系统设计与控制中有着广泛应用的一个基本概念。为了正确应用角速度矢量描述物体的转动,文章以质点和刚体为研究对象,基于运动的叠加性、运动的相对性、非惯性系中物体的运动和刚体转动的不同描述方法,提出了相同研究对象的不同速度表达式,分析了角速度的准确含义,并通过两个应用实例,综合分析了矢量转动的角速度、坐标系转动的角速度和刚体转动的角速度等相关公式。结果表明:对角速度物理含义的准确理解是正确描述物体运动状态的基础,在具体问题中,将有关公式有机结合,注重各种方法的比较应用和相互验证,避免因对角速度、基点等的理解偏差而导致的错误。     

具有复合牵连运动时动点的速度合成定理

提出了动点在具有复合牵连运动时的速度合成定理，并给出了2种证明方法．该定理是对质点具有简单牵连运动(只有一个动参考系)时的速度合成定理的发展，对点的复合运动的速度合成指明了更一般、更简明的方法．     

CCD视觉传感器及图像处理技术在焊缝自动跟踪中的应用

应用程序设计语言VISUAL BISIC研究开发了一种在电弧焊过程中进行轨迹跟踪的实时图像处理方法,由CCD面阵摄像机在焊接点之前摄取坡口图像,通过图像采集系统和计算机软件处理,得到坡口中心位置,以肖妆坡口中心相对初始坡口中心的偏差量为检测量,据此指引焊抢运动进行实时跟踪,轨迹跟踪精度可达0．5mm,如果用多台摄像机同时摄像,则可以检测出三维信息,大大提高跟踪精度。     

Optimal Nonlinear Distance Toll for Cordon-Based Congestion Pricing Considering Equity Issue

To enhance the image motion compensation accuracy of off-axis three-mirror anastigmatic (TMA) three-line array aerospace mapping cameras, a new method of image motion velocity field modeling is proposed in this paper. Firstly, based on the imaging principle of mapping cameras, an analytical expression of image motion velocity of off-axis TMA three-line array aerospace mapping cameras is deduced from different coordinate systems we established and the attitude dynamics principle. Then, the case of a three-line array mapping camera is studied, in which the simulation of the focal plane image motion velocity fields of the forward-view camera, the nadir-view camera and the backward-view camera are carried out, and the optimization schemes for image motion velocity matching and drift angle matching are formulated according the simulation results. Finally, this method is verified with a dynamic imaging experimental system. The results are indicative of that when image motion compensation for nadir-view camera is conducted using the proposed image motion velocity field model, the line pair of target images at Nyquist frequency is clear and distinguishable. Under the constraint that modulation transfer function (MTF) reduces by 5%, when the horizontal frequencies of the forward-view camera and the backward-view camera are adjusted uniformly according to the proposed image motion velocity matching scheme, the time delay integration (TDI) stages reach 6 at most. When the TDI stages are more than 6, the three groups of camera will independently undergo horizontal frequency adjustment. However, when the proposed drift angle matching scheme is adopted for uniform drift angle adjustment, the number of TDI stages will not exceed 81. The experimental results have demonstrated the validity and accuracy of the proposed image motion velocity field model and matching optimization scheme, providing reliable basis for on-orbit image motion compensation of aerospace mapping cameras.     

Three-dimensional motion parameters estimation from stereo image sequences based on infrared reflective markers

In this paper,an innovative 3D motion parameters estimation method from stereo image sequences based on infrared(IR) reflective markers is presented.It was assumed that two high speed CCD cameras had been calibrated previously.The method consists of the following steps:1) the coordinate of several markers and depth map for each stereo pair was determined from the sequences of stereo images by relations of markers’ coordinate the correspondence between markers was established,2) the 3D motion parameters of the target was computed based upon the matched markers’ coordinate,and 3) translated 3D motion parameters estimation into the problem of least square according to the movement model of the object to be measured.Without using line,curve or corner correspondence,this method can calculate the depth of these markers feature easily and quickly in contrast to traditional approaches.The two CCD cameras work on 200 f/s,and each processing cost time is about 3 ms.It was found that,by using several markers and a large number of stereo images,this method can improve the computational speed,robustness and numerical accuracy of the motion parameters in comparison with traditional methods.The virtual simulation experiment was conducted using synthesized stereo image sequences based on 6-DOF motion platform and the experimental results proved the validity of our approach and showed that the translation and rotation precision is up to 0.1 mm and 0.1°.     

一种运动模糊图像的快速恢复算法

根据运动造成的图像模糊的特点,建立了原始图像与模糊图像间的关系,在此基础上利用最大熵原理实现了对图像的快速恢复,得到较好的效果。由于仅对图像的局部进行处理,因此可以实现对图像的并行处理,从而可大大提高处理速度。     

基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。     

面向工业检测的图像快速去直线运动模糊方法

在基于机器视觉的工业检测中,由于受到传送带速度变化或曝光不足的影响,得到的图像有时会产生运动模糊,影响检测效果.为去除工业检测中的图像运动模糊,提出了基于R-L引导滤波的快速去直线运动模糊方法.首先对图像的模糊参数进行评估,使用图像的频谱图积分评估图像的模糊方向,使用微分自相关方法得到模糊图像尺寸;然后通过提出的R-L引导滤波方法快速去除运动模糊并抑制振铃效应,得到清晰图像.通过对工件图像去运动模糊的仿真,证明了模糊核估计的准确性;与TPKE和HQ比较,提出的去模糊方法在对噪声的鲁棒性和抑制振铃的效果更好.通过对不同速度、不同工件下实拍图像的去运动模糊实验,以及客观评价指标、去模糊前后尺寸测量的差异和运行速度证明了该方法在工业检测中的优势.实验结果表明:提出方法的R_(PSNR)和R_(SIMM)优于对比方法,在抑制振铃的同时保持了边缘的清晰;同时,提出方法对尺寸的测量影响也更小,在小尺寸的工件上具有优势,最大误差为0.31像素.