基于虚拟仪器航空相机故障诊断系统设计

为了检测航空相机工作是否正常,并可对有故障相机进行故障诊断,该文采用虚拟仪器技术设计了一套由工控机进行统一管理,适时对数据进行采集、保存和处理的故障诊断系统。该系统能模拟飞机的任务管理系统与相机以ARINC429总线传输方式传输数据,并按相机记录信息的要求,提供照相张数、时间、地速、高度等信息,以便控制相机的工作参数并记录相关信息,完成对航空相机性能的测试。     

倾斜航空影像的城区DSM生成

目的 以五方向倾斜航空影像为数据源开展城市数字表面模型(UDSM)半全局匹配(SGM)生成研究.方法 主要包括两方面:1) 路径受限的SGM金字塔匹配.以数量众多、分布均匀的倾斜影像空中三角测量连接点为约束对SGM匹配代价路径进行分段“纠正”,以连接点薄板样条变换(TPS)生成的良好初始视差为基础实施金字塔匹配,提高SGM可靠性并实现路径搜索加速;2) 基于遮挡分析的UDSM多视融合.以倾斜影像垂直视图UDSM为主体,将其他视图UDSM投影到垂直视图进行遮挡判断并根据其投影坐标分成3部分:遮挡点集、与垂直UDSM重叠的冗余点集、与垂直UDSM无重叠的非冗余点集,其中经过有效范围剔除的遮挡点集和非冗余点集将用于弥补垂直UDSM在立面或地面局部遮挡区域缺失的空间信息.结果 针对某城市局部区域的UDSM生成实验显示,对存在透视失真、遮挡及不同基线条件的五方向倾斜航空像对,本文方法匹配生成的各像对UDSM质量均比传统SGM算法表现出色,融合后的UDSM点云分布更均匀、空间信息更完整,明显优于传统UDSM.结论 以空中三角测量可靠连接点为路径约束并采用具有增大“拉入”范围能力的金字塔匹配策略,较好地解决了SGM因倾斜影像透视失真严重,视差搜索范围大而导致的匹配代价函数局部最优,错误匹配沿代价路径向后传播以及实时存储、计算开销大等应用问题,保障了倾斜影像的高质量密集匹配并明显提升计算效率;以垂直视图为主体的UDSM多视融合遮挡分析,充分考虑了同一目标区域多视UDSM空间信息既互补又存在高度冗余的特点,在有效去除冗余点云的同时,利用4个不同视图方向的UDSM来弥补垂直UDSM在立面以及局部地面、建筑物屋顶面空间信息的不足,为后续城市“真”正射影像制作及3维城市建模奠定了基础.     

航空相机电源板故障诊断

由于载机条件、自身情况、环境条件和使用维护等原因航空相机总是会出故障,要排除故障首要解决的是检测出故障的所在。航空相机由许多块电路板组成,其内部结构十分复杂,必须对其进行从总体到元器件的逐一检测。在实际工作中,电源故障可以引起很多其他的故障。电源是电子仪器工作的基本部件,一旦发生故障,就会导致整台仪器瘫痪。本文在电路检测航空相机的工作原理的基础上,运用小波-神经网络分析方法,对电源板检测电路进行实时检测。该检测系统可以快速有效地检测航空相机电源板的故障并对其进行性能分析,减少了排障时间。     

全景相机与PTZ相机联动监控系统及位置关联模型

为实现大范围监视和指定区域精细观测与分析,提出一种全景相机与PTZ相机组合的联合监控系统.通过分析两相机安装的各种位置关系,建立起了统一位置关联模型.利用所建立的位置关联模型可方便地对监视场景的目标位置从全景图像到PTZ相机图像转换,为实现场景目标的联合监控奠定基础.实验结果表明,利用该模型所计算的水平、俯仰坐标相对于其实际测量值的平均误差均小于云台相机的实际控制误差,满足系统的联动控制要求.     

航空相机检测系统可靠性研究

航空相机检测系统是为航空相机配备的专用检测系统,利用该检测系统能够确定故障发生在哪一个电路板上,以便使用备用电路板,使相机正常工作。因此,对航空相机检测系统进行可靠性研究,保证航空相机检测系统的可靠性是十分必要的。针对航空相机检测系统的组成,进行了系统可靠性分析和可靠性指标分配,保证了可靠性设计的要求。     

全景相机与PTZ相机联动监控系统及位置关联模型

为实现大范围监视和指定区域精细观测与分析,提出一种全景相机与PTZ相机组合的联合监控系统.通过分析两相机安装的各种位置关系,建立起了统一位置关联模型.利用所建立的位置关联模型可方便地对监视场景的目标位置从全景图像到PTZ相机图像转换,为实现场景目标的联合监控奠定基础.实验结果表明,利用该模型所计算的水平、俯仰坐标相对于其实际测量值的平均误差均小于云台相机的实际控制误差,满足系统的联动控制要求.     

航空相机检测系统软件设计

为了检测航空相机工作是否正常,并可对有故障相机进行故障诊断,该文设计了一套自动测试软件系统。该系统能模拟飞机的任务管理系统与相机以ARINC429总线传输方式传输数据,并按相机记录信息的要求,提供时间、地速、高度等信息,以便控制相机的工作参数并记录相关信息,完成对航空相机性能的测试。     

航空相机环境控制系统的设计

主要介绍了航空相机环境控制系统的设计与实现 ,论述了环境控制系统的组成和工作原理。     

基于航空相机的自动调焦系统

通过环境对光学系统性能影响的分析,介绍了一种自动调焦系统,该系统具有高精度、快速探测等性能。     

约束方法同显示模型的可视关联

特征模型的表达主要有隐式表达和显示表达两种方式，特征柔性模型很好地封装了特征的隐式表达、显示表达和约束方法，并通过约束方法与显示模型的可视关联，将特征的隐式表达及显示表达有机地联接为一个整体。     

基于同形变换的航空倾斜影像自动匹配方法

针对仿射尺度不变变换提取(ASIFT)算法计算效率低的问题,提出了一种大倾角航空倾斜影像自动匹配方法H-SIFT。该方法利用影像粗略外方位元素计算两幅待匹配影像之间的单应变换矩阵,对左影像进行二维射影变换得到其纠正影像以消除两幅影像之间的几何变形、尺度和旋转问题,再对左影像的纠正影像和右影像进行尺度不变特征变换(SIFT)。匹配时,为了适当提高正确匹配点对的数量,利用不严格的比值提纯法和左右一致性检验得到粗匹配点对,并利用随机一致性检验剔除误匹配。最后将左影像其纠正影像上的匹配点反算到左影像上。通过对国产五倾斜相机平台(SWDC-5)获取的三组典型城区航空倾斜影像数据进行实验,对于三组数据,该算法获得的正确匹配点对数量分别为ASIFT算法的2.18、1.31、1.70倍,该算法匹配耗时分别为ASIFT算法的0.93%、0.88%、0.97%。实验结果表明,与ASIFT算法相比,该算法获得的匹配点对在计算效率、数量和分布情况上都得到了显著提高。     

非量测相机倾斜航空影像空三加密精度评价

鉴于倾斜空三加密及其精度评价工作的重要性,使用非量测型相机获取倾斜航空影像,利用计算机视觉的SIFT特征匹配算子对影像的空三加密进行改进,然后对加密结果进行精度评价。结果表明:对于人工构造物密集地区的立体影像,特征点的数量密集,空三加密精度倾斜影像检查点的精度相较下视影像精度高;影像的分辨率为10cm,量测结果平面x、y的中误差都在精度范围中,高程z值中误差略大;增加控制点数目后,平面x与y的精度明显提高。分析影响试验结果的误差来源有:航摄质量、控制点布设与量测精度、内业人员操作、区域网平差方法等。     

基于倾斜测量技术的区域无人机航空应急测绘系统设计

对灾区实际数据进行精准的获取、处理与传输是应急测绘中迫切需要解决的问题。为提高提高区域无人机航空应急测绘精度,利用倾斜摄影测量技术,从硬件和软件两个方面,设计区域无人机航空应急测绘系统。设计传感器、驱动器和航空控制器,保证无人机能够按照指定航线飞行,加设倾斜摄影元件,为倾斜摄影测量技术提供硬件支持,调整无人机航空发动机保证飞行动力,根据应急情况对硬件设备进行特殊处理。在测绘区域内,规划无人机的航行轨迹,利用倾斜摄影测量技术,获取区域影像数据。通过匀光匀色、畸变校正两个步骤,实现初始影像的预处理。计算区域主体的几何数据,通过制图与标注,得出系统的应急测绘结果。系统测试结果表明,设计系统的测绘范围更大,主体面积和位置的测绘误差分别降低约0.7km2和1.2km2,能够有效提高区域无人机航空应急测绘精度。     

基于故障树的航空相机检测技术

航空相机与飞机航电系统交联日益复杂,相机的维护难度和工作量逐渐增大,提出了一种航空相机的通用检测仪设计方法,首先分析了航空相机测试需求,设计了基于PC104总线结构的航空相机通用测试硬件平台;根据相机结构特点,设计了基于故障树的可减裁排故测试软件,实践使用表明,该方法设计的航空相机检测仪通用化、自动化程度高,故障定位到...     

航空相机单个周期电流波形采样研究

从AD574A芯片入手,从硬件和软件两个方面介绍了利用AD574A检测相机工作电流并利用液晶屏显示的新方法。与传统测量方法相比,该方法能够直观的显示相机在一个工作周期内的电流变化趋势,使相机单个周期内工作情况分析和故障诊断更加方便。     

双轴倾斜角度测量系统设计

为提高双轴倾斜角度测量系统的测量精度和系统线性度,设计了一种由AVR单片机作为处理器的电解液式高精度双轴倾斜度传感器数据采集与处理系统。利用Atmega8系列单片机的PCI口和PC213采集由小角度发生器调节的传感器倾斜角度信息,经过单片机自带的A／D转换模块进行A／D转换,再通过一次平均值滤波处理,最后输出传感器的倾斜角度。实验结果表明：系统能够在±4’范围内以1”的最小分辨率输出仪器倾斜角度数据,灵敏度达到0．2mV／（”）。具有比较好的重复性和线性度。     

倾斜影像三维重建自动纹理映射技术

虽然倾斜摄影测量技术是国际测绘领域近年来倡导使用的一项高新技术,但在三维建模应用和效率方面还存在不足,为此,该文针对传统三维城市建模纹理采集、粘贴耗时耗力的问题,提出了一种基于五镜头倾斜航摄仪获取的倾斜影像数据进行三维重建自动纹理映射的方法。为了验证方案的可行性,该文开发了倾斜影像管理平台,并基于此平台实现了几何建模、纹理获取、纹理优选、纹理遮挡检测及自动纹理映射等功能。最后,利用阳江市的倾斜影像数据进行实验。实验结果表明:该平台纹理映射过程自动化程度高,三维建模效果良好,提高了三维建模的工作效率。     

空间相机热平衡试验数据采集系统设计

基于虚拟仪器软件架构的概念,对空间相机热平衡试验数据采集系统进行了设计与研究.介绍了空间相机热平衡试验系统的组成,阐述了基于VXI总线技术的数据采集系统软硬件构成、主要功能和运行过程,利用串口、GPIB总线技术对电源子系统的控制和数据采集进行了设计.采用典型的局域网构架,利用LabVIEW的datasocket技术,设计了分布式的数据共享系统.该系统已经成功的应用于某空问相机的热平衡试验中,应用结果表明该系统具有搭建周期短、实时性强、可靠性高等优点.