星载SAR LFM信号在轨相位预失真补偿方法

由于空间环境下星载合成孔径雷达(SAR)系统相位误差会发生漂移,影响线性调频(LFM)信号的脉冲压缩性能,因此本文提出一种基于多项式拟合的在轨相位预失真补偿方法.通过在轨定标可获得系统相位误差,在地面对其进行多项式拟合得到相位补偿参数,上注相位补偿参数,在轨运算生成具有补偿相位的线性调频信号.给出了该方法的理论依据和实现流程,分析了星上硬件资源需求和优缺点.通过相位预失真补偿仿真和真实系统试验,并与其它方法结果进行比较,证明该方法可以有效地改善线性调频信号的脉冲压缩性能.     

基于图像的小尺寸零件圆参数亚像素定位算法

亚像素软件处理技术可以在一定程度上补偿图像测量系统由硬件限制引起的边缘定位误差,针对工业中的小尺寸圆形零件参数检测,提出了一种基于Zernike矩、二次多项式插值和最小二乘法拟合的圆参数亚像素定位算法。首先根据Zernike正交复数矩建立圆物体边缘点与边缘参数之间的映射关系,并提取边缘点;然后利用二次多项式插值在梯度方向上对提取出的边缘点进行进一步定位;最后利用最小二乘法拟合插值后的边缘点,得到亚像素精度的圆参数。通过小尺寸圆形惯性器件图像边缘提取实验,对该算法的有效性和检测精度进行了研究,给出了惯性器件的实测尺寸对比结果。实验结果表明:提出的圆参数亚像素定位算法比传统算子具有更高的检测定位精度,可满足图像目标高精度实时在线测量的要求。     

数字全息相位解包裹方法的适用性分析

相位解包裹是数字全息测量中必不可少的一环,为了更好地应用数字全息测量技术,对常用的三种相位解包裹方法(基于离散余弦变换(DCT法)、四次快速傅里叶变换(4-FFT法)以及两次快速傅里叶变换(2-FFT法)的相位解包裹方法)的适用性进行分析和验证.首先从理论上,分别以三种方法成立的前提为依据,推导得出了三种方法基本公式各自成立的范围和精度,并指出这三种解包裹方法均不适用于解相位跳变大于π的包裹相位.通过peaks函数仿真模拟真实相位,进行包裹和解包裹运算.实验结果证明了当相位跳变小于π时,上述三种相位解包裹方法均适用,其中DCT法和4-FFT法精度较高, DCT法仅存在一个常数相位误差, 4-FFT法的均方差为1.3×10~(-16)rad, 2-FFT法的均方差为2.494 rad.反之,当相位跳变大于π时,上述三种方法均不适用,解包裹失败.总之,三种常用的解包裹方法中, DCT法可靠性更高,精度更高.该分析结果将为数字全息技术中相位解包裹技术发展提供理论支撑.     

小波消噪在三维测量轮廓术中的应用

在测量轮廓术中，噪声的影响会给测量得到的光强数据带来误差，通过带有误差的光强数据恢复出来的物体轮廓数据也有误差，而且，较高的噪声会上轮廓术中的相位解包裹算法失效。文中提出先利用小波进行前期处理，消除去噪声，再进行恢复其轮廓。计算机模拟结果表明，和传统的频域滤波相比，应用小波消噪的方法可以使相位误差在为减小，相位解包裹算法的稳健性得到了大大增强。     

透射非球面计算全息检测技术的研究

为了对透射型非球面镜的面形进行有效测量,提出采用计算全息干涉测量技术,用马赫-泽德干涉仪进行透射非球面镜测量,分析并推导了检测非球面用的计算全息的相位函数,并用Zernike多项式拟合计算全息,直接给出计算全息干涉图样,最后用ZEMAX光学设计软件对整个光学测量系统进行仿真分析与测试．仿真结果与实际的测量结果对比表明,用本文的方法可以对非球面透镜进行高精确度、低成本的测量．     

球墨铸铁供水管线在地震作用下功能性实验分析

目的 通过对埋地球墨铸铁管线柔性接口抗拉静载实验研究,分析管线抗震功能性,建立管内水压与接口位移的数学模型.方法 对采用胶圈连接的柔性接口球墨铸铁管线,在不覆土的情况下,分别进行了两种管径、注水的静载拉拔试验.结果 通过试验研究可得出柔性接口管线内水压变化值与接口相对位移关系曲线,并分别对两种管径的六组水压-位移关系曲线取平均值,进行线性拟合和二次多项式拟合,建立数学模型.结论 将线性拟合和二次多项式拟合进行误差比较分析,二次多项式拟合误差较小,线性拟合误差虽较大,但也能控制在±30%范围内,对于精度要求不是很高的实际工程中建议使用线性拟合模型.     

人体胸围曲线的拟合方法

针对描点法获取的真实人体胸围的近似曲线,绘制其外接圆顺曲线,并通过比较各个函数的拟合效果,确定以三次多项式函数进行拟合,然后经过修正获得胸围曲线长度和胸宽、胸厚的函数关系,最后通过曲线缩放推算同号型下胸围的长度,为非接触式二维人体图像的自动测量提供围度计算算法.实验证明,采用本文方法拟合出来的函数曲线误差小,基本满足服装设计尺寸误差要求.     

干涉图的自动采样与处理

描述了一个新研制的二维干涉图自动采样与处理的原理和由离散的采样数据进行波面拟合的数学模型,给出了一个干涉图自动采样与处理的实例。由于在该模型中利用了 Zernike 多项式系数协方差的增广矩阵,因而比用 Gram-Schmit 正交化法求 Zernike 多项式系数的方法更为简洁。所研制的干涉图自动采样与处理系统精度高,功能齐全,使用方便,适用于一般干涉图的事后处理。     

可靠性分析的双加权响应面法

响应面法常用于极限状态函数为隐式的结构可靠度分析中,且结构的响应通常是通过有限元法求得.响应面法采用系数未知的多项式来代替隐式的极限状态方程,多项式通过一些样本点来拟合,拟合点的选取必须减少计算时间但不影响多项式近似值的质量.为了加快响应面的收敛速度,提出了一些改进,响应面采用加权拟合的方法,拟合点加权根据与真实响应面的距离和拟合点到设计点的距离来确定.这种方法的目的就是减少计算的时间而又能得到满意的结果.算例说明:这种方法具有较高的效率和准确性.     

基于CCD的绝缘子表面亲水角检测

主要研究了基于CCD的合成绝缘子亲水角的自动测量问题.介绍了水珠图像获取的装置和方法,简单描述了图像的处理过程,包括图像的预处理、滤波、二值化、边缘检测、边缘的细化以及边缘曲线的滤波等.重点描述了水珠边缘曲线的拟合,比较了多项式拟合和正交多项式拟合两种方法,以及利用这两种方法拟合后的曲线和绝缘表面夹角的计算,分析了获取的亲水角误差.     

基于Zernike矩亚像素边缘检测的改进算法

通过分析Zernike矩以及基于Zernike矩的亚像素图像边缘检测原理,针对Ghosal提出的基于Zernike矩的亚像素图像边缘检测算法检测出的图像存在边缘较粗及边缘亚像素定位精度低等不足,提出一种改进算法。推导了Zernike矩模板系数,提出一种新的边缘判断依据。改进的算法能较好检测图像边缘并实现较高的边缘定位。最后,设计两组实验,实验结果将各尺寸模板结果及与Ghosal算法进行比较,证明了改进算法的优越性。     

基于Zernike矩和PSO算法的摄像机神经网络标定

提出了一种新的基于Zernike矩和粒子群(PSO)算法的摄像机BP神经网络标定方法。首先,利用Zernike矩和曲率不变性求取圆形标定模板中心的亚像素坐标,提高神经网络训练数据的精度;其次,利用PSO算法优化网络的初始权重和阈值,提高网络的收敛速度和泛化能力。实验结果表明,该方法在X轴和Y轴方向的测量误差小于0.06 mm,整个测试集均方根误差为0.194 mm,证明了该方法的有效性。     

基于Zernike矩的抗旋转攻击图像感知哈希算法

以Zernike矩为特征图像感知哈希算法,由于Zernike矩对图像旋转具有不变性,使得算法具备了旋转攻击下的鲁棒性;同时由于Zernike矩是图像的正交表示,能够很好地提取图像的内容,使得算法具有良好的区分性.算法首先将图像归一化,然后提取图像Zernike矩作为特征,经过密钥置乱后,对特征进行量化生成哈希串.算法在...     

光机系统集成分析中光机接口的实现

为了实现光学设计软件和有限元分析软件间数据的相互通信,本文给出了光机系统集成分析中光机间数据的处理及转换算法。用Zernike多项式作为接口工具,在研究Zernike拟合算法的基础上编制了可视化光机接口程序,并介绍了该程序各模块的功能。以一望远镜反射镜面为对象,进行了光机集成分析,结果表明了该光机接口程序的高效性和通用性。     

一种快速医学图像亚像素边缘检测方法

针对目前医学图像配准中使用的多是配准精度较低的像素级的边缘检测的问题,提出一种新算法将像素级算子sobel,log,prewitt,roberts,zerocross和canny分别与Zernike矩算子及搜索算法相结合,并对边缘检测结果进行比较,从中选取较优的算子来实现医学图像亚像素边缘检测.实验结果表明该算法克服了像素级算子和Zernike矩算子的缺点,提取的边缘定位精度高,计算时间短,抗干扰性强.     

基于改进Zernike矩的玻璃瓶亚像素边缘检测算法

图像的边缘检测精度决定了实际尺寸的测量精度,为了提高测量精度,提出了一种基于改进的Zernike矩的测量玻璃瓶实际尺寸的算法。将传统的Zernnike矩算法与Otsu自适应阈值法相结合,得到改进的快速算法;利用该快速算法对采集的玻璃瓶图像进行亚像素级边缘检测;运用最小二乘法根据亚像素坐标对瓶口与瓶底所形成的椭圆进行拟合;应用标准块规对系统进行标定并得到玻璃瓶实际的测量尺寸。实验结果表明,该方法不仅可使边缘检测达到亚像素级精度,还避免了人工反复选择阈值而造成的低效率与误判,实现了快速、准确、无接触测量实际尺寸的功能。     

高速的9×9尺寸模板Zernike矩边缘算子

根据Zernike矩基本原理,提出了基于9×9模板尺寸的Zernike矩边缘算子。首先推导Zernike矩模板计算过程,然后计算出2个9×9模板,并选取二值图像和经过5次平滑的模糊图像为对象对新算子进行了测试。结果表明:对于理想的二值图像,新算子具有较强的边缘细化能力,且边缘检测精度也较高;而对于模糊图像,虽然新算子的边缘检测效果也较好,但应注意边缘图像表征与亚像素坐标数据间存在不一致的现象。最后,采用先粗后精定位思想,使新算子的运算速度大幅提高,耗时仅为0.19s。     

Extending Dynamic Range of Phase Diversity

A method for extending dynamic range of phase diversity (PD) is proposed. The estimating of pupil phase is divided into two steps. Low-order Zernike coefficients of the phase are estimated firstly before all of the Zernike coefficients estimated. The method is based on the assumption that the aberrations of the system are dominated by low order Zernike modes, which is true to most practical situations. The algorithm of Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS) is used in the two steps for optimizing process. Computer simulations are conducted after the theoretical analysis. The result shows that this method can effectively avoid the trap in local minimum during iteration process, and the dynamic range that PD can detect extends from about 2λ to about 4λ.     

两级Zernike矩算子的快速亚像素边缘检测

开发了基于两个不同尺寸模板Zernike矩的新边缘检测算子.首先利用小模板3*3尺寸的像素级Zernike矩算子快速检测出所有可能边缘点;然后利用大模板7*7尺寸的亚像素级Zernike矩算子重新精确定位边缘.检验结果表明,本方法定位精度为亚像素级,且算法运行时间为0.14s.新算子具有运算速度快、定位精度高的优点.