动目标主动激光成像探测技术研究

主动激光成像探测技术以其精度高、抗干扰能力强、获取的信息丰富等特点,成为激光制导技术的一个重要发展方向。根据动目标探测的要求,分析了对主动激光成像探测技术的主要需求和发展方向,并介绍了几种典型的探测系统及其关键技术。重点描述了调频式主动激光成像技术的工作原理和系统组成,并以动目标探测为背景,介绍了目标速度信息提取的信号处理方法,通过仿真分析,验证了系统原理的可行性和信号处理方法的有效性。     

空间目标激光雷达成像仿真技术

为了使空间目标激光雷达成像仿真尽量反应实际在轨探测状态,提出了一种适用于复杂空间目标的在轨激光雷达成像仿真流程,并强调了面积法在复杂目标成像可见判断方面的适用性。首先,阐述了空间目标激光雷达成像仿真的理论模型。然后,以空间目标上某一舱段为例,进行在轨激光雷达成像建模与仿真。结果证明:所提出的空间目标激光雷达成像仿真方法对实现空间非合作相对导航算法研究具有重要意义。     

运动目标激光主动成像系统MTF建模仿真

根据激光主动成像系统的成像原理和线性系统理论,在光电成像系统通用MTF模型的基础上,考虑了大气湍流和运动对系统成像性能的影响,建立了针对运动目标的激光主动成像系统MTF模型,并利用Matlab进行了仿真研究。结合具体的仿真结果,分析了限制系统MTF的主要因素以及目标运动的影响,为后续进行系统性能的评估和优化奠定了理论基础。     

基于序贯检验的激光主动成像目标探测方法

针对激光主动成像图像信噪比较低、目标难以被实时探测和识别的问题,提出了一种多通道序贯概率比检验(SPRT)的激光主动成像目标探测方法。基于原始观测数据,构造对数似然比检验,给出似然比判据及阈值的计算方法。结合激光主动成像的多通道特性,采用序贯概率比检验,在给定虚警概率和检测概率的情况下,对仿真的强度像和距离像通道进行探测。理论分析和实验结果表明,该方法能够实现对激光主动成像图像中目标的可靠检测,且具有检验速度快、所需样本少以及可在线计算等优点,可以满足激光主动成像制导中目标探测的准确性和实时性要求。     

基于线偏振激光主动成像的目标探测与识别

在对偏振光进行Stokes参量法描述的基础上,用线偏振激光对六种不同材料的目标进行了主动成像实验.实验中,先分别用CCD1和CCD2接收水平偏振图像和竖直偏振图像,然后,根据两幅图像的平均灰度值IX和IY,算出了不同目标反射光的偏振度P.在此基础上,对绿色油漆覆盖的铁片和铜片进行目标识别实验,通过对偏振图像进行直方图均衡化处理,将两种不同材料的金属目标明显地识别出来.实验证明,偏振图像具有识别目标细节的能力,特别适合暗小目标的探测与识别.     

激光主动成像系统探测距离的计算与仿真

为了准确计算主动成像系统的工作距离,利用激光照明模型,根据成像过程中影响系统成像质量的因素,建立了激光主动成像系统的信噪比模型。根据相机发现识别目标所需要的信噪比阈值,脉冲激光器I、CCD接收器的性能指标,大气消光系数等参数,推导出激光主动成像系统的工作距离公式。利用工作波长为0.532μm的脉冲Nd∶YAG激光器,CCD相机,以及基于CPLD技术设计的距离选通同步控制板,进行了主动成像实验,并且完成了系统探测距离的计算与仿真。     

空间目标在轨红外成像仿真

为了使空间目标红外成像仿真尽量反应实际在轨工作状态,文中综合考虑目标自发辐射、太阳光辐射、地球辐射和地球反照的影响,结合空间目标在轨单点经纬度姿态数据、材料数据、探测器数据等先验信息,提出了一种空间目标在轨红外成像仿真技术。首先,阐述了空间目标红外成像仿真的理论模型。然后,以某简单立方体卫星为例,进行了在轨红外成像建模与仿真。所提出的空间目标红外成像仿真方法对空间目标探测、识别与跟踪算法的研究具有重要意义。     

空间目标天基成像探测信噪比分析

基于光散射理论和轨道动力学,引入区域分解、网格划分和矢量坐标变换的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标等效星等的数学模型。结合空间目标天基成像探测的噪声来源建立了空间目标探测信噪比的数学模型。以空间目标天基红外系统为例,根据目标的结构特性、材料特性、背景特性、轨道特性及探测器的轨道特性、性能参数等,计算了目标等效星等和目标探测信噪比随时间的变化关系。结果表明,目标等效星等在观测时间内存在约3个星等的差别,导致目标探测信噪比在观测过程中也随之变化。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标天基成像探测信噪比的动态分析。     

空中目标的激光主动探测

文章提出对目标采用基于“猫眼效应”的激光主动探测技术进行探测。首先介绍了基 于“猫眼效应”的探测原理,推导作用距离方程,并做了可行性分析。最后通过仿真计算,证明激光主动探测技术用于无人机探测是可行的。     

空间目标临边探测背景红外成像建模与图像仿真

临边红外观测是对辐射强度较弱空间目标的一种有效探测方式,探测临边背景的红外辐射分布规律直接影响目标检测跟踪的效果。通过实测图像对临边背景辐射统计特征进行建模:临边背景辐射亮度在地平线垂直和水平方向具有不同的分布规律,垂直分布与视线切线高度相关,水平方向可近似为正态分布,变异系数取值集中于[0.01,0.05]。基于建模成果提出了一种临边背景红外图像快速仿真方法,实验结果表明仿真图像与实测图像具有较高的一致性,验证了成像模型和仿真方法的有效性。同时,快速仿真方法耗时仅为常规逐像元仿真方法的1/200,能够满足实时仿真的需求。研究结果可应用于红外相机设计和目标检测算法测试等领域。     

基于外差探测的合成孔径激光雷达成像模拟

根据线性调频信号的特点和光外差探测的原理,推导了合成孔径激光雷达外差探测的输出信号表达式。针对点阵目标模拟了条带工作模式时的数据图像,先对距离向进行傅里叶变换后校正剩余视频项,再对方位向进行相关运算,进而实现了目标图像的重构。推导得到了目标图像在距离向和方位向的解析表达式,分析了目标图像在距离向和方位向的强度分布曲线的特点及其对成像的影响。分析了影响图像分辨率的因素和改进方法,为优化算法和系统设计提供了参考。     

高定位精度的毫米波全息图像三维目标检测

投影角度不同导致目标的形状及尺寸变化限制了基于主动式毫米波（AMMW）全息图像投影视图的隐匿物品二维检测方法对小目标检测性能的提升,为此,提出了基于点云的隐匿物品三维检测方法。通过阈值化处理将AMMW全息图像转换为点云输入经空洞卷积及多分支结构改进的SECOND三维目标检测器,提取对目标的三维几何理解及其多尺度上下文信息以提高对小目标的检测能力。实验结果表明,较基于投影的二维检测方法,该方法平均召回率（AR）提升了3.33%,有效提升了定位精度;在交并比（IOU）阈值为0.5时的检出率提升了8.75%,虚警率降低了1.78%,平均精度（AP）提升了7.11%,不同IOU阈值下的平均AP提升了4.30%,有效提升了检测精度;检测速度为17.3 FPS,达实时水平。     

激光水下目标探测系统中的PMT变增益控制

文中讨论了激光在海水中的传播特性,指出激光水下目标探测系统所接收到的目标反射回波是一种叠加在后向散射上的微弱光信号,它们的能量是随深度呈指数规律衰减的,且动态范围很大(可达105).为处理这种大动态范围的弱光信号,文中研究了PMT的增益变化特性,设计出了一种实用的PMT变增益控制系统,该系统的控制范围可达104,并已在一种激光水下目标探测实验系统中得到应用。     

一种基于PandaBoard的运动物体检测系统设计

设计了一种基于PandaBoard的运动物体检测系统。该系统的主要组成模块及其功能简要描述如下:利用USB摄像头进行视频帧的采集,基于嵌入式的PandaBoard开发板运行运动物体检测的视频帧处理算法,采用USB无线鼠键进行检测系统的启动或关闭,最终通过HDMI显示器进行检测结果的显示。其中,嵌入式PandaBoard开发板上运行的帧间差分运动物体检测算法基于上位机Simulink进行设计,设计完成后直接下载到PandaBoard开发板上运行。该系统可以脱离上位机及Simulink开发环境独立运行,具有设备简单、成本低、算法可拓展性强等特点,具有良好的应用前景。     

基于DM6446球体在线检测与识别

针对在日常的生产实践当中,摄像头采集到的数据并不是全部是人们想要的数据,可能人们只对某个球体物体的运动轨迹,运动特征感兴趣,因此提出了基于TMS320DM6446的球体物体的在线检测与识别,减少视频存储的数据量,便于视频的后期处理.     

大气条件下的激光主动成像仿真研究

基于距离选通的激光主动成像能够克服被动成像的缺点在低光照的条件下对目标清晰成像。根据成像的基本过程和模块化思想,建立了激光成像链路的7个数学模型,分别是激光发射模型、目标模型、目标和平台的运动模型、大气模型、接收光学系统模型、ICCD成像模型和噪声模型,研究了目标反射激光能量在各环节的传递情况,仿真得到了大气条件下的激光图像,通过对比分析实验图像,验证了模型的正确性。     

An efficient omnidirectional vision system for soccer robots: From calibration to object detection

Robotic soccer is nowadays a popular research domain in the area of multi-robot systems. In the context of RoboCup, the Middle Size League is one of the most challenging. This paper presents an efficient omnidirectional vision system for real-time object detection, developed for the robotic soccer team of the University of Aveiro, CAMBADA. The vision system is used to find the ball and white lines, which are used for self-localization, as well as to find the presence of obstacles. Algorithms for detecting these objects and also for calibrating most of the parameters of the vision system are presented in this paper. We also propose an efficient approach for detecting arbitrary FIFA balls, which is an important topic of research in the Middle Size League. The experimental results that we present show the effectiveness of our algorithms, both in terms of accuracy and processing time, as well as the results that the team has been achieving: 1st place in RoboCup 2008, 3rd place in 2009 and 1st place in the mandatory technical challenge in RoboCup 2009, where the robots have to play with an arbitrary standard FIFA ball.     

大视场激光主动探测系统实验

据实战条件下对狙击手远距离快速搜索的需求,基于猫眼效应理论改进了猫眼目标最大可探测距离模型,并运用MATLAB软件绘制了相关曲线。搭建了可以对猫眼目标进行大视场、远距离快速搜索的激光主动探测系统样机。实验结果表明,系统样机可以实现距离狙击手1 200 m范围内的激光主动探测,并针对普通和复杂背景图像提出了相应算法,提高了捕获图像的视觉效果,实现了基于猫眼目标特征的自动识别。该研究对提高和改进狙击手探测系统的作战效能具有十分重要的意义。