基于三维散射中心模型的一维距离像识别

提出了基于三维散射中心模型的两种距离像识别思路,第一种利用全姿态三维散射中心模型恢复各个姿态下的距离像模板并训练分类器,将待识别距离像通过训练后的分类器完成识别;另一种思路将全姿态三维散射中心模型向各个视线方向投影得到一维散射中心模板,采用特征提取方法从待识别距离像中提取一维散射中心特征并与散射中心模板匹配完成识别。由于训练数据或匹配模板都由三维散射中心模型实时生成,因此这两种方法都大大节省了存储空间。采用暗室测量数据和电磁计算数据对两种思路分别进行了仿真试验,结果验证了方法的有效性。     

基于逆滤波器的旋转不变匹配滤波相关识别

提出了用逆滤波器来进行旋转不变匹配滤波相关识别方法 ;采用级联变形滤波器可以实现透射匹配相关峰强度对透射输入能量的优化 ,大大改善相关峰的锐度 ,计算机模拟结果显示 ,对旋转图像 ,在平面内按 0°～ 32°旋转 ,每 4°取一灰度图像的旋转不变匹配滤波相关器 ,具有较好的相关不变识别性能 ,特别是目标图像在部分输入情况下也能较好地识别     

一种自适应角域模板建立方法研究

模板匹配方法是一种常用的一维距离像识别方法。针对该方法应用中的姿态敏感性问题,提出了自适应姿态角域平均一维距离像模板建立的方法。通过理论分析证明平均一维距离像具有良好的稳健性。姿态角域平均一维距离像相关性分析表明自适应姿态角域平均一维距离像可以表征目标不同姿态下的一维距离像。利用实测数据,通过仿真测试表明自适应姿态角域平均一维距离像模板建立方法是可行的。     

面向识别的雷达回波仿真技术可信度分析

按照系统仿真技术的一般方法研究了面向识别的雷达回波仿真技术的基本原理和模型。根据目标的三维CAD模型,利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板。在凝视状态下,利用雷达发射信号和目标的一维距离像模板模拟目标低分辨率回波;在扫描状态下,利用全姿态一维距离像重构不同角区中目标的散射中心模型,结合雷达波束的扫描方式获得仿真回波。最后立足仿真结果的校验,提出了可用于分析雷达目标回波仿真技术可信度的一些准则和方法。     

三维空间目标识别的多滤波器技术

本文基于三维空间目标不变性识别的原理,采用多滤波器并行处理和综合判断的光学相关检测技术,对三维空间目标进行识别。实验结果表明仅由４个滤波器构成的滤波器组已能识别出三维目标在水平３６０°、高低角±３０°范围内不同视角的二维平面图像。     

基于Radon变换的轴对称目标三维姿态测量方法

为测量轴对称目标的俯仰角和偏航角,提出了一种基于Radon变换的轴对称目标三维姿态测量新方法.首先分析了目标成像模型和三维姿态测量原理;其次采用Radon变换算法提取目标的初始中轴线,然后利用最小二乘拟合法优化得到更加精确的结果;最后,以投弃式温深仪探头为对象,设计了仿真及物理实验来验证所提方法.仿真及物理实验表明,该方法能精确地提取目标的中轴线,中轴线角度平均误差小于0.02°.搭建的双目视觉测量系统可以用于目标三维姿态测量,测量精度满足应用需求.     

基于轮廓像的舰船目标识别方法研究

研究了舰船目标轮廓像形成原理,基于轮廓像的舰船目标识别方法不仅利用了雷达一维回波信息,还利用了回波序列间的相关性信息。建立了3种舰船模型,仿真获取回波序列形成的轮廓像数据,转化为二维灰度图像,提取多种特征进行描述。采用类间距离和类内距离作为依据讨论了特征选择的问题。仿真分析了信噪比、目标姿态角对识别结果的影响,给出了符合识别要求的信噪比范围以及建立模板库需要考虑的目标姿态角情况,结果表明采用轮廓像技术识别舰船目标具有良好的效果。     

基于三维模型的前视红外目标匹配识别方法

针对前视红外图像中地面固定目标的识别问题,提出了一种基于三维模型的匹配识别方法.首先由场景的3D数据建立目标三维模型,并以人工标记的方式进行编号以保留交界线信息;然后根据实时观测参数进行二维投影绘制得到目标的二维模板图像;最后提取边缘加权HOG特征在观测图像中进行匹配.对大量实测数据的实验结果表明,该方法识别精度高、对...     

基于SCKF和姿态估计的SINS/GPS在线对准方法

该文提出了基于平方根容积卡尔曼滤波和初始姿态估计的捷联惯导/全球定位系统组合在线对准法。构建平方根容积卡尔曼滤波器来对初始姿态估计的非线性量测模型进行滤波,估计代表初始姿态转换矩阵的罗德里格参数,并以此求出当前时刻的姿态转换矩阵,从而求出当前时刻准确的姿态。该文分别对制导武器系统和车载系统进行了半实物仿真。仿真结果表明,此方法可在25 s左右完成在线对准。其中短距离制导武器仿真结果航向角及俯仰角误差在0.1°内,横滚角误差在0.3°内;低成本车载导航系统仿真结果航向角误差在0.2°内,俯仰角及横滚角误差在1°内,可满足制导武器及低成本民用车辆的对准需求。     

基于MEMS微惯性器件的姿态测量 单元设计与测试

MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域,为提高MEMS姿态解算精度,采用 Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件,Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计－磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度,介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试,无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°,横滚角精度 0.5°,航向角精度1.1°。     

基于预测和加权匹配的目标快速定位方法

基于模板匹配算法,提出了一种适用于高速流水线检测的目标定位改进算法。该算法利用已知目标位置预测未知被测物体,并用加权模板匹配实现精确定位。首先对运动的物方空间进行标定使得连续采集的图片有连续统一的坐标系,从而实现图像间物体位置预测。同时,提出一种对模板不同特征区域加权的方法,在不影响算法复杂度的前提下,正确选择权值,能使目标物体区域内的匹配相似度有更好的显著度和单调性。实验结果表明,结合预测位置和加权求相似度的模板匹配具有更高的快速性和鲁棒性。     

新的基于Kalman滤波的跟踪方法

模板更新策略是匹配跟踪算法成败的关键,为了提高基于模板匹配跟踪算法的性能,在分析多种模板更新算法的基础上,给出使用Kalman滤波器更新模板的方法。该方法不再将模板图像视为一个整体,而是使用Kalman滤波器对模板图像逐像素点进行更新,以得到自适应和最佳的目标模板图像,使匹配跟踪算法的性能得到很大提高,特别对于目标被遮挡、目标姿态变化以及环境照度变化有很强的适应性。对匹配算法的改进和遮挡的处理使该算法的性能得到进一步提高。实验结果表明该方法行之有效。     

基于雷达图像特征的空间目标载荷指向估计方法

载荷指向信息是空间目标在轨工作状态感知的重要依据，文中提出了一种基于逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar，ISAR）图像中的轴向特征匹配与重建的空间目标载荷指向估计方法，可以反演出空间目标天线载荷的具体指向及观测区域.该方法首先利用Randon变换和极值点检测等从ISAR图像中提取出天线载荷的两个轴线方向，然后再将该轴向特征与仿真特征模板库进行匹配，实现天线载荷轴向姿态角的粗略估计，同时利用三维矢量到二维平面的几何转换关系，建立载荷轴向在轨道坐标系与ISAR成像坐标系之间的姿态解算公式，根据姿态角粗略估计结果及三维重建矩阵实现载荷轴向及指向姿态的优化求解.基于动态仿真数据验证了该方法的有效性.     

基于单目视觉和固定靶标的位姿测量系统

利用计算机视觉进行位姿测量的方法广泛应用于机器人系统、运动体控制系统和精密检测系统。研究和设计了一种基于固定靶标的单目视觉定位系统和方法,用最少硬件资源实现精密定位。首先,利用图像匹配的方法检测出平面靶标在图像中的坐标,图像匹配采用SIFT算法和映射匹配方法,之后利用固定靶标的特性求取中心点。实验利用多幅图像样本验证了图像匹配的准确性和鲁棒性。然后,针对呈矩形分布的PnP问题,提出了一种新的求解方法,以靶标控制点的图像坐标和空间坐标作为输入,得到了移动物体与摄像机的三维相对位姿。实验利用五维精密位移台移动目标物体并拍摄多副图像,结果表明位姿测量系统在800 mm范围内达到mm级精度,可以满足应用需求。     

基于坐标变换的视频跟踪误差角的计算方法

推导的算法主要用于两轴转台的视频跟踪。一般情况下,在进行视频跟踪时,常用目标相对视场中心的夹角来直接修正转台的方位角和俯仰角,这种粗略的计算方法仅当俯仰角在零值附近时有很好的近似度,俯仰角越大误差越大。文章基于坐标变换理论建立数学模型,分析推导所得的计算方法适用性强（各个象限均可计算）、精度高、输入输出明确。     

采用投影轮廓特征的激光雷达快速目标识别

激光雷达可以获得目标的三维形状信息,已成为目标识别领域新的研究热点。针对传统匹配识别算法计算量大的问题,提出了一种快速的激光雷达目标识别方法。采用由粗到精的策略,提出了一种新的点云正交投影轮廓特征(PCF)实现模型的快速预选,在此基础上利用迭代最近点(ICP)算法将目标与模型点云精确匹配,并综合利用特征匹配和点云匹配信息构建相似性度量实现目标识别。采用25类地面装甲目标在96个不同视角下的点云数据进行实验,结果表明该算法的运算效率远优于逐一匹配法,且对目标姿态估计误差和目标遮挡具有很强的稳健性,具有较好的综合性能和应用推广价值。     

以一种新的距离度量作为反馈的相关跟踪方法

基于相关的模板匹配方法在图像跟踪中得到了广泛的应用,但是这种方法的主要缺点是对图像噪声非常敏感,而且由这种方法得出的相关曲面比较平坦。为了有效抑制噪声和局部遮挡对图像的影响,提出用鲁棒统计中的一个值代替相关值作为距离度量。它不是计算两幅图像的对应像素差值,而是计算两幅图像中差别不大的对应像素对的个数。实验证明这样得到的曲面相对　　收稿日期:2003 08 31;　修订日期:2003 10 28作者简介:张桂林(1944 ),男,天津人,教授,博士生导师,主要研究方向为自动识别、人体生物统计特征识别、图像处理算法与系统性能评估等。　　　　　　　要尖锐得多。当上述的距离度量应用于跟踪过程中时,模板的合理更新对跟踪非常重要。基于上述的距离度量方法,提出了一种新的模板更新策略。利用两幅图像中近似像素在整修匹配模板像素中所占的比例大小决定加权系数。这种加权策略可以自适应地根据图像序列的变化选择更新相关模板,同时在一定程度上减小模板漂移的危险。     

基于相关匹配算法的目标角度和尺度检测研究

鉴于灰度相关匹配算法无法检测目标的角度和尺度变化信息,提出了一种利用已知模板创建带有角度和尺度信息的多模板来检测待匹配图像中目标的角度和尺度信息的方法。分析了模板创建过程中有关模板扩展大小的问题,并针对四维相关系数分布情况提出了一种峰值分割方法。鉴于该方法数据计算量比较大,介绍了相关系数的一些特性和一种快速搜索方法。通过Matlab仿真证明,该方法克服了直接利用四维相关系数作为权值致使误匹配点的问题,能正确匹配具有一定范围角度和尺度变化的目标。     

基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

将双目传感器和线结构光有机地结合到一起,设计了一套能够对大尺寸被测物进行无导轨三维扫描的测量系统。通过标定实现双目传感器与结构光传感器坐标系的统一。提出了一种双线投影模型,实现了双目标记点的立体匹配和标记点传感器坐标的测量。设计了基于线面约束的结构光测量模型,实现了物体表面光条三维信息的获取。采用空间几何相对不变性原则实现标记点传感器坐标和世界坐标的全局匹配,进而确定在测量位置处传感器坐标系与世界坐标系的转换关系。最终将传感器实时扫描测量的物体表面的三维点云数据转换到世界坐标系下,实现对被测物三维的扫描测量,工作距离下扫描测量精度优于0.08 mm。     

基于栅格投影的地基合成孔径雷达三维地形匹配俯仰角模糊处理方法

近距离对高大建筑物进行监测时,基于栅格投影的地基合成孔径雷达(ground-based synthetic aperture radar,GB-SAR)三维地形匹配过程中易出现俯仰角模糊现象,影响投影结果的解译.针对此问题,文中提出一种俯仰角模糊现象的处理方法.首先推导了任意GB-SAR观测几何条件下的图像距离-方位坐...