空地电视成像制导武器仿真系统的设计与实现

本系统以空地成像制导武器为典型的模拟对象,以“转台支撑单图像传感器（CCD）”模拟真实制导武器系统中“机载光学瞄准系统”和“弹载导引头CCD”,以双数字信号处理器（DSP）并行处理电路模拟真实导弹精确制导图像跟踪器,以伺服转台模拟制导武器弹载导引头伺服系统,以经过改进的去均值相关算法作为复杂背景下目标跟踪的手段,以综合显示控制终端（PC机）模拟机载计算机,并能通过终端PC机上的综合显示与控制软件对仿真过程的信息数据进行记录,对真实作战环境下的空地精确制导武器跟踪算法性能分析有一定的现实意义。     

高精度双线阵CCD非接触直径测量系统

设计引入一字线状激光作为目标检测光源,搭建了光学直径测量系统。为了突出目标检测工件特征,设计通过实时改变光积分时间以增强边缘信号特征。采用现场可编程门阵列(FPGA)作为CCD的驱动设备和信号处理器,采用亚像元边缘检测算法对一维图像数据进行处理,最后将结果实时显示出来。实验表明:系统能够完成目标检测任务,检测精度可以达到微米级。     

A real time cost effective geometry calibration method for isocenter tracking of a rotating gantry using optical vision sensors

In this paper, a real time and cost effective deformation sensor system is proposed to verify isocenter sphere of a dual-head radiation imaging device within its driving range. For the effectiveness in sensing, installation point was decided according to the finite element deformation analysis of the device model. The proposed sensor was implemented to the device, and then the result was evaluated by comparison with an optical tracker position data. In this method, attachable optical system were designed and implemented to the dedicated radiography system. From the attachment test relative deformation data of two orthogonal X-Ray tube and detector sets were obtained simultaneously by two image sensors attached on each of them. Laser spot orbits were obtained as a result, and were compared with optical tracker data results for verification. The proposed method significantly reduces costs and time spent for calibration process while satisfying micro scale precision requirements and it is applicable to other rotation mechanical system. Comprising devices costs much less than the manufacturing or purchasing a dedicated geometry phantoms, because this method only requires a low powered spot laser and a CMOS Camera plus additional optical devices.

     

线阵CCD精度靶图像触发算法设计

针对线阵CCD精度靶测量弹丸坐标时需要额外触发光幕发送触发信号来决定其何时开始采集的问题。在图像采集过程中,设计一种图像触发算法在接收线阵CCD相机的图像数据信号的同时自动检测弹丸并实时发送触发信号。通过研究弹丸图像的特性以及算法在FPGA上的硬件实现方法,利用当前采集到的图像对算法进行了实验验证。实验验证表明,该算法可有效识别弹丸信号,并能排除其它非弹丸信号的干扰。该算法对提高线阵CCD精度靶触发精度,精简线阵CCD精度靶结构具有十分重要的意义。     

基于计算机视觉的齿条测量方法研究

提出一种基于计算机视觉的齿条测量方法。建立一套计算机视觉的测量系统,系统把CCD摄像机安装于光栅反馈式精密导轨上,精密导轨带动CCD摄像头移动对齿条各处进行图像采集,通过对采集图像的处理,实现全齿的测量,获得齿条的基本参数如齿距p、齿厚s等数据。实验对指示表卡尺齿条进行测量,并与东京精密S1910DX3轮廓度仪的测量结果对比,结果表明,此方法的测量精度能满足该类齿条测量的要求。该测量方法简单实用,有效提高了卡尺齿条的测量效率,为卡尺齿条的在线检测提供技术保障。     

虚拟CCD线阵星载光学传感器内视场拼接

以基于虚拟CCD线阵的多CCD影像重成像算法作为内视场拼接的技术手段,在对由地形起伏引起的多CCD影像的拼接误差进行理论分析和推导的基础上,提出无需数字高程模型(DEM)的虚拟CCD线阵多CCD影像重成像算法;并提出使用基于严密成像几何模型的空间前方交会的方法直接评价影像拼接对摄影测量生产的精度影响。研究表明,在虚拟CCD"安装"位置与真实CCD位置偏差不大的情况下,使用成像区域的平均高程进行拼接即可满足几何无缝拼接的需求;而在虚拟CCD"安装"位置与真实位置的偏离超过限差的情况下,可以用航天飞机雷达地形测绘DEM(SRTM-DEM)等一定精度的DEM数据校正地形起伏引起的拼接误差。使用先进陆地观测卫星(ALOS)卫星全色遥感立体测绘仪(PRISM)传感器三线阵影像作为实验数据,对前视、下视和后视的多CCD影像分别进行拼接。对拼接线的判读结果表明,影像拼接效果良好。另外,分别对拼接前和拼接后的前视、后视影像选取同名点进行空间前方交会,拼接后影像的空间前方交会精度与拼接前影像的空间前方交会精度一致。本文方法,可以无需DEM进行ALOS PRISM的内视场拼接,并使得拼接后影像的立体测图精度无损;拼接误差分析方法也可以在航空相机影像拼接中推广。     

高精度光学自动检测仪快速对焦方法研究

为提高光学自动检测设备中自动对焦的准确性、快速性和稳定性,提出一种新型的高精度快速自动对焦技术方案.该系统利用光学三角法测距原理将汇聚到工作台上的激光光斑成像在CCD上,再利用光斑灰阶的变化实现精密对焦.实验结果表明:显微镜重复对焦精度可以达到0.1 μm,对焦时间小于200 ms,满足工业光学检测系统中实际应用的需要...     

灰度等级处理中的OSTU动态阈值法研究

通过对PCB图像光学特性的分析,提出一种自适应中值加权均值混合滤波器,针对COD采集的图像,进行预处理;并在此基础上,提出了一种基于灰度等级处理的OSTU动态图像二值化算法,从提高运算速度和分割精度两方面对最大类间方差法进行了改进,增强了图像分割的抗噪声能力,有效的改善了图像的分割效果。     

Image motion compensation system for the shuttle infrared telescope facility

The shuttle infrared telescope facility (SIRTF) is mounted in the orbiter on the instrument pointing system (IPS) and requires that the image at the focal plane be stabilized to better than 0.25 arcsec in order to achieve the scientific goals of the device. Current estimates of IPS performance accuracy indicate that additional stabilization will be necessary to meet the SIRTF requirements. An image motion compensation system, utilizing a charge coupled device (CCD) star tracker located at the focal plane and a steerable mirror in the SIRTF optical path, has been designed to work in conjunction with the IPS. The CCD tracks multiple stars simultaneously and through the use of a high-performance microcomputer generates three-axis attitude errors and gyro drift estimates to correct disturbances not compensated for the IPS control system. The SIRTF control system is described in detail and performance is analyzed with respect to system noise inputs, environmental disturbances, and error sources such as bending and feed-forward scale factor. It is concluded that the SIRTF accuracy and stability requirements can be met with this design.     

Optical tomography system based on charge-coupled device linear image sensors: Particle size measurement

This paper discussed an optical tomography system based on charge-coupled device (CCD) linear image sensors. The developed system consists of a lighting system, a measurement section and a data acquisition system. Four CCD linear image sensors are configured around a flow pipe with an octagonal-shaped measurement section, for a four projections system. The four CCD linear image sensors consisting of 2048 pixels with a pixel size of 14 μm by 14 μm are used to produce a high-resolution system. A simple optical model is mapped into the system's sensitivity matrix to relate the optical attenuation due to variations of optical density within the measurement section. A reconstructed tomographic image is produced based on the model using MATLAB software. The designed instrumentation system is calibrated and tested through different particle size measurements from different projections.     

基于CUDA的动态视觉测量像面特征点中心快速定位算法

数字相机分辨率的提升对视觉测量中精度的提高有很大的促进作用,但是高分辨率图像同时也会带来更大的数据量和计算量的问题。在CPU上应用传统的串行特征点中心定位算法耗时较大,无法满足动态测量的要求。针对此提出了CUDA架构下的并行像面特征点中心快速定位算法。经过分析发现,当大于10 000个点时串行特征点中心定位算法在图像预处理、区域约束判断和点中心计算消耗的时间在90%以上,因此主要对这三个最耗时的部分展开重点研究,分析每部分的并行性,然后实现基于CUDA的特征点中心定位并行算法。实验结果表明,在点中心定位精度没有损失的前提下,提取35 000个点坐标时在CUDA上比传统的串行实现的处理速度提高了11.5倍,并且随着特征点数量的增加加速比还有显著的提高。     

基于图像处理的前方行驶车辆速度测量方法

车辆超速行驶是造成高速公路交通事故的主要原因之一,依赖于固定摄像机的传统视频测速系统测速区域十分有限.通过车载双目电荷耦合器件(CCD)摄像头获取车辆行驶过程中前方车辆的行驶状态,提出了一种测量前方行驶车辆速度的方法.利用改进Hough变换识别车道线,提取感兴趣区域,以车底阴影特征为基础完成车辆检测,通过在车载视频图像中选取适当的图像帧,获得车辆的相对位移及对应的时间间隔,获得前方车辆的行驶速度.经测试,算法能得到较高精度的速度测量结果.     

基于电子散斑干涉术的残余应力测量

提出一种电子散斑干涉术与钻孔法相结合的残余应力的测量方法,设计了一种测量残余应力的装置。该装置采用半导体激光器实现了紧凑的双光束干涉光路,从而使该装置体积小便于安装和测量。装置中的整个光路和CCD布置在倾斜平面上,避开钻孔方向,实现了残余应力的实时测量。通过试验对单向压缩残余应力进行了测量,对比了试验结果与实际值,证明了该方法的可行性。     

机器视觉识别袜品纹理与精准定位的测控装置

袜品生产属于劳动密集型行业,袜品的裁剪是非常重要的工序之一,目前主要依靠人工裁剪实现,存在工作强度大、效率低、人工成本高等问题,已经制约织袜行业的良性发展.设计和实现一种机器视觉识别袜品纹理与精准定位的测控装置,该装置利用光学成像技术和快速图像采集技术实时获取袜品纹理的动态数字图像,通过提出的Gabor能量积分算法和动态延时定位指令输出方法处理后,实现对袜品特定位置裁剪的精准快速识别定位.经过实际使用验证,该装置裁剪定位精度为±2mm,高于人工裁剪精度,可完全取代人工裁剪方式.一套装置可完成相当于3个工人的工作量,在大幅度提高生产效率的同时降低企业运营成本.     

一种基于CCD原始数据的网络视频压缩方案

研究分析了网络视频系统的基本原理和视频压缩方法,着重介绍了CCD成像原理和色彩还原的基本技术和方法,论述了JPEG压缩算法对彩色和灰度图像压缩不同,最后,提出了一种新型的基于CCD原始数据的网络视频压缩方案。并通过仿真将之与通常压缩方法进行比较,在传送同样质量的图像时,带宽减小1/3。     

Performance analysis of opto-mechatronic image stabilization for a compact space camera

The paper presents new performance results for the enhanced concept of an opto-mechatronic camera stabilization assembly consisting of a high-speed onboard optical processor for real-time image motion measurement and a 2-axis piezo-drive assembly for high precision positioning of the focal plane assembly. The proposed visual servoing concept allows minimizing the size of the optics and the sensitivity to attitude disturbances. The image motion measurement is based on 2D spatial correlation of sequential images recorded from an in situ motion matrix sensor in the focal plane of the camera. The demanding computational requirements for the real-time 2D-correlation are covered by an embedded optical correlation processor (joint transform type). The paper presents briefly the system concept and fundamental working principles and it focuses on a detailed performance and error analysis of the image motion tracking subsystem. Simulation results of the end-to-end image motion compensation performance and first functional hardware-in-the-loop test results conclude the paper.     

倾斜位置成像的轮对几何参数计算方法

基于光截图像的轮对几何参数在线检测中,由于检测环境的特殊性,面阵CCD摄像机的安装位置受到很大限制.提出一种依据摄像机沿倾斜角度采集轮对光截曲线图像进而计算轮对几何参数的检测新方法.利用摄像机在空间三个方向上的倾斜角度,计算出轮对几何参数关键点在图像中的位置,进而计算出轮对几何参数,最终完成了轮对轮缘高度和轮缘厚度的计算.设计了验证实验,实验结果表明:该方法检测精度可达+0.2 mm.     

基于数字CCD相机的高速图像采集系统

介绍了一种基于线阵CCD相机的高速数据采集的方法和系统,该系统采用双CCD相机进行布站并对过靶物体进行拍摄,通过图像采集卡实现计算机对CCD相机的控制,并且完成数据的采集和存储,能够成功运用到高速运动物体的空间位置和速度检测方面,经试验,其实时性和高精度性能使其很好地应用到靶场的立靶精度试验中,极大地提高了靶场试验效果。     

基于Facet模型的边缘检测算法

使用CCD的影像测量系统进行精加工零件尺寸检测时,零件轮廓边缘的定位精度和处理速度是优先考虑的2个问题。该文介绍了一种基于Facet模型的综合梯度边缘检测算法,并针对其边缘定位精度低和执行效率低的问题,给出一种提高边缘定位精度的算法和加速计算Facet模型的算法。该改进算法使用动态闽值定位边缘以提高边缘定位精度,同时将Facet模型的二维卷积分解为2个一维卷积核,使算法的复杂度从D（i^2）降低到O（2i）。通过对理想影像和实际工件影像的边缘检测,说明该算法在影像测量中可以有效抑制工件影像的噪声,获得较好的边界特征,且执行效率较高。     

便携式数字X射线光锥耦合CCD成像系统研究

与光学透镜和CCD的耦合方法相比,光锥和CCD的耦合器件具有体积小、重量轻、耦合效率高的特点。分析了光锥和CCD的耦合效率对整个成像系统信噪比的影响,阐述了光锥和像增强器、CCD的耦合方法。实验测试结果表明:成像系统的空间分辨力达到4lpixel/mm;对人手的X射线透视结果表明:手部骨骼轮廓清晰,能够对其病变做出准确诊断。