低成本航空侦察视频压缩系统研究

设计了一种无人机视频压缩与传输系统;采用TMS320C2812进行系统控制,通过集成图像传感器OV7620完成图像信号的采集和数字化处理,以ADV612芯片对采集图像进行小波变换;经过CPLD和DSP完成变换域数据的压缩和转换发送;图像的无线传输使用甚高频数字电台;地面站解码后,送入上位计算机进行图像处理;系统时间延迟较小,实时性较强,基本满足工程实际需要;对SPHIT算法中的零树结构进行改进,给出最小零树结构一种简单可行的划分策略,通过Matlab仿真实验对两种算法进行对比,结果表明改进措施有效。     

视频传感器网络中基于相关性图像融合算法

基于图像相关性信息,从系统层面提出了一种图像融合算法.该算法充分考虑到视频传感器节点的有限资源及相邻节点间冗余视觉信息,将同一场景的视觉监测任务分配到相关度较大的2个视频传感器节点上,每个视频传感器节点仅负责传输一部分视觉场景信息.特别地,利用极线约束性质融合多路传输来的部分图像信息,最终实现场景视觉信息的重建.实验结果表明:该算法简单易行,既可以减少网络传输量、节约网络能量,又可以实现场景视觉信息的有效监测.     

基于序列图像的小型无人机姿态快速估计方法与实验

为自主、精确地获得无人机的飞行姿态,文章研究并提出了一种利用无人机系统搭载的摄像机获取的序列图像来快速获得小型无人机飞行姿态的方法;该方法首先应用SIFT算法,通过多线程并行处理提取相邻图像特征点,然后依据设计的变换模型由匹配的特征点估计出帧间图像变换参数,并利用RANSAC算法剔除错误点,最终解算出机载平台的姿态角变化量;最后通过比较实验测得的姿态数据与实际姿态数据,证明了该方法的有效性。     

基于ARM9的CMOS图像采集系统的设计与实现

采用32位ARM微处理器、CMOS图像传感器和CPLD为核心器件,设计实现面向机器视觉领域的CMOS图像采集系统,主要功能模块有SDRAM存储单元、图像采集单元、以太网传输模块、UART串口通信模块、Flash模块、电源模块等;与传统的"图像采集卡-PC-终端控制设备"模式的机器视觉系统相比,具有体积小、成本低、功耗低、实时性强、设计灵活等优点。实验测试结果表明,该图像采集系统硬件平台方案设计合理、可行,具有实际参考价值。该系统可应用于视频图像监控、图像自动检测、医疗及军事检测等场所,具有良好的应用前景。     

基于视觉与激光融合的井下灾后救援无人机自主位姿估计

无人机在灾后矿井的自主导航能力是其胜任抢险救灾任务的前提,而在未知三维空间的自主位姿估计技术是无人机自主导航的关键技术之一。目前基于视觉的位姿估计算法由于单目相机无法直接获取三维空间的深度信息且易受井下昏暗光线影响,导致位姿估计尺度模糊和定位性能较差,而基于激光的位姿估计算法由于激光雷达存在视角小、扫描图案不均匀及受限于矿井场景结构特征,导致位姿估计出现错误。针对上述问题,提出了一种基于视觉与激光融合的井下灾后救援无人机自主位姿估计算法。首先,通过井下无人机搭载的单目相机和激光雷达分别获取井下的图像数据和激光点云数据,对每帧矿井图像数据均匀提取ORB特征点,使用激光点云的深度信息对ORB特征点进行深度恢复,通过特征点的帧间匹配实现基于视觉的无人机位姿估计。其次,对每帧井下激光点云数据分别提取特征角点和特征平面点,通过特征点的帧间匹配实现基于激光的无人机位姿估计。然后,将视觉匹配误差函数和激光匹配误差函数置于同一位姿优化函数下,基于视觉与激光融合来估计井下无人机位姿。最后,通过视觉滑动窗口和激光局部地图引入历史帧数据,构建历史帧数据和最新估计位姿之间的误差函数,通过对误差函数的非线性优化...     

自适应窗隔匹配与深度学习相结合的RGB-D SLAM算法

在动态场景的SLAM系统中,传统的特征点法视觉SLAM系统易受动态物体的影响,使得图像前后两帧的动态物体区域出现大量的误匹配,导致机器人定位精度不高。为此,提出一种结合自适应窗隔匹配模型与深度学习算法的动态场景RGB-D SLAM算法。构建基于自适应窗隔匹配模型的视觉SLAM前端算法框架,该框架筛选图像帧后采用基于网格的概率运动统计方式实现匹配点筛选,以获得静态区域的特征匹配点对,然后使用恒速度模型或参考帧模型实现位姿估计。利用深度学习算法Mask R-CNN提供的语义信息进行动态场景的静态三维稠密地图构建。在TUM数据集和实际环境中进行算法性能验证,结果表明,该算法在动态场景下的定位精度和跟踪速度均优于ORB-SLAM2及DynaSLAM系统,在全长为6.62 m的高动态场景中定位精度可达1.475 cm,平均跟踪时间为0.024 s。     

基于DSP的嵌入式高速图像处理系统设计

为了在视觉检测中实现对数据的高速采集与显示,提出了一种基于DSP、CMOS图像传感器和视频解码器的嵌入式高速图像处理系统设计方案。以高性能数字信号处理器TMS320DM642作为硬件平台,实现了图像数据的高速获取与实时显示。介绍了系统的硬件接口设计及控制方式、系统工作流程与软件设计,并提出了对图像进行色彩还原的算法。     

一种有效抑制机载传感器成像畸变干扰的景象匹配算法

电荷耦合器件(CCD)与合成孔径雷达(SAR)是两种最常用的机载传感器,是景象匹配辅助导航系统的关键组成部分.当系统传感器获取的实测图存在严重成像畸变时,传统的基于特征点集间Haus-dorff距离测度的匹配算法精度较低,通过引入多尺度自卷积(MSA)这种具有仿射不变性的局部特征,并将其同图像的尺度不变变换(SIFT)特征串行组合可以得到一种更加鲁棒的匹配算法.采用CCD和SAR传感器获取的图像对算法进行了仿真验证,实验结果表明:引入MSA特征对抑制景象匹配算法中多源传感器成像畸变的干扰十分有效,匹配精度显著提高.     

基于红外视觉的野外搜救无人机的设计与实现

针对当前野外搜救效率低下、搜救效果易受环境因素(如夜间)影响等问题,设计制作了一种采用红外视觉的野外搜救无人机。搜救无人机通过机载的红外热像仪FLIR TAU2对搜救区域进行图像采集;将拍摄的红外图像传输给机载的TK1实现对红外图像中人体目标的实时检测;无人机将检测到的人体目标的地理位置发送给地面站,以便搜救人员能够及时完成救援任务。在红外人体目标检测阶段,采用方向梯度直方图(HOG)对红外目标进行特征描述,并通过线性支持向量机(SVM)分类器对HOG特征分类检测。试验结果验证了所设计的搜救无人机可以在多种真实野外场景下完成野外搜救任务。     

一种面向移动平台的无人机自主降落控制方法

准确获取无人机的位姿信息是顺利执行无人机自主导航、着陆的首要前提。由于GPS/INS导航系统的局限性和IMU惯性导航系统的误差,提出了一种基于视觉导航的方法。设计了"H"形图像的着陆标志,对机载摄像机采集的实时影像进行图像处理,利用世界坐标系到图像像素坐标系的映射关系得到基于视觉的无人机位姿估计模型,进而解算无人机当前的位姿估计值。上述方法提高了无人机的着陆安全性。仿真结果验证了算法的有效性和位态信息的精确度。     

一种超低功耗无线震动传感器设计

为实现长期无人值守的震动测量与目标识别,设计了一种超低功耗无线震动传感器.该传感器采用磁电式敏感元件来获取震动信号,通过信号调理、数据采集、数据分析、数据存储和无线通信的软硬件设计,完成目标识别和数据传输.通过免供电传感和双处理器设计实现超低功耗工作,利用无线传感器网络监测模式构建无线、分布式震动监测网络.试验结果表明:该传感器能够完成震动信号测量并识别履带车和行人这两种典型目标,电流仅有30μA,预计可连续工作200天以上.     

星载高速数据处理单元的设计与实现

针对目前星载计算机只能进行任务管理、无法完成复杂数据运算的问题，基于数字信号处理器和现场可编程门阵列技术，设计并实现一种星载数据处理系统。在该系统中，数字信号处理器控制整个系统，并完成部分信号处理任务。现场可编程门阵列则完成其余的数据处理任务。测试结果表明，该系统具有较高的容错能力和可重构性，能够满足空间数据处理要求。     

基于MSP430的低功耗近距无线图像传输系统设计与实现

近距无线图像传输系统主要用于无线传感器网络中的图像采集、传输、处理和显示,本文设计并实现了一种具有较强实用性的近距无线图像传输系统。采用OV7670图像传感器作为图像数据采集器,高速低功耗的nRF24L01射频模块作为无线收发器,采用MSP430F14916位超低功耗单片机作为微处理器,所构成的系统具有功耗低、图像传输速度快等优点。作者详细阐述了该系统的硬件结构和软件设计。     

基于TMS320DM6446的视频车检一体化设计

智能交通系统（ITS）是当今交通运输领域研究和应用的热点。作为ITS重要组成部分的视频车辆检测技术与传统车辆检测方法相比,具有结构紧凑、功耗低、速度快等优点。一体化视频车检器采用基于TMS320DM6446芯片的CMOS图像采集处理的解决方案,该芯片能够很好地处理ARM与DSP之间协同工作的问题,同时使ARM与DSP能各自发挥自己功能,大幅度提升采集图像的输出质量,较好地实现图像采集和处理的稳定,形成一套可以获取较高帧率的软硬件车辆图像采集处理系统。实验结果表明,该系统具有较高的实用性。     

An on-board vision sensor system for small unmanned vehicle applications

This paper describes an on-board vision sensor system that is developed specifically for small unmanned vehicle applications. For small vehicles, vision sensors have many advantages, including size, weight, and power consumption, over other sensors such as radar, sonar, and laser range finder, etc. A vision sensor is also uniquely suited for tasks such as target tracking and recognition that require visual information processing. However, it is difficult to meet the computing needs of real-time vision processing on a small robot. In this paper, we present the development of a field programmable gate array-based vision sensor and use a small ground vehicle to demonstrate that this vision sensor is able to detect and track features on a user-selected target from frame to frame and steer the small autonomous vehicle towards it. The sensor system utilizes hardware implementations of the rank transform for filtering, a Harris corner detector for feature detection, and a correlation algorithm for feature matching and tracking. With additional capabilities supported in software, the operational system communicates wirelessly with a base station, receiving commands, providing visual feedback to the user and allowing user input such as specifying targets to track. Since this vision sensor system uses reconfigurable hardware, other vision algorithms such as stereo vision and motion analysis can be implemented to reconfigure the system for other real-time vision applications.     

基于FPGA的高帧频图像跟踪系统设计

针对高速运动的导弹末端制导、弹道实验或机载武器姿态跟踪中目标图像模糊及跟踪精度较低的问题,给出一套基于CMOS高帧频图像传感器与FPGA的高速图像跟踪系统。在FPGA中采用流水线方式,设计了的图像采集模块、乒乓高速缓存模块、图像处理及跟踪控制模块,采用动态阈值分割法获取目标,计算出目标形心偏移图像视场中央的偏移量,依据二维视场的偏移量控制云台跟踪目标。实验结果表明,该系统能够有效获得高帧频图像传感器数据,数据读出速率可达80Mb/S,提高了系统跟踪精度。     

基于TMS320VC5509A DSP的视觉传感器系统研究

提出了基于TMS320VC5509A DSP及其内置USB接口传输的视觉传感器的设计方案,详细介绍了系统的采集模块和通信模块,给出图像处理效果图,实验结果表明：该系统能完成图像的采集、处理和通信任务,保证了测量系统的精度和速度。     

基于opengl的虚拟视景仿真系统研究与实现

为了使仿真设计用户快速高效地设计多种视景仿真任务,基于OpenGL,设计并实现了通用的虚拟视景仿真系统。系统采用面向对象技术将视景资源封装,通过可视化界面,将各种视景资源用场景图组织,完成视景仿真任务。系统可以动态的载入三维模型,提供随机地形和真实地形接口,构建逼真的视景仿真环境。同时,还可以将仿真结果以视频的形式保存,脱离系统环境演示。经验证,系统具有一定的通用性和灵活性,极大地缩短了视景仿真任务的开发周期。     

水产养殖水质pH值无线监测系统设计

设计了一种水产养殖pH值无线监测系统,系统传感器节点以MSP430F149单片机为核心,以nRF905射频芯片为无线通信模块,采用PHG—96FS型传感器采集pH值和水温数据。根据pH电极的测量原理,建立了pH值测量数学模型,采用最佳分段的二次多项式方法拟合温度系数KpH曲线,实现了pH值测量软件温度补偿,提高了测量的准确性。节点软件以IAR Embedded Workbench为开发环境,采用单片机C语言开发,实现节点数据采集与处理、无线传输和串口通信等功能。监测中心软件采用VB 6.0开发,为用户提供形象直观的实时数据监测平台。实验结果表明：系统运行稳定,数据传输正常,能够完成水产养殖水质参数的监测。     

基于TMS320F28335的小型无人旋翼机数据采集系统

大气数据的采集对于小型无人旋翼机飞行的控制具有关键性的作用,针对小型无人旋翼机的飞行控制需求,利用数字式MEMS传感器和TMS320F28335芯片设计了一种装载于小型无人旋翼机上双采集装置的大气数据采集系统.通过传感器采集数据,实时解算出控制无人旋翼机飞行所需要的空速等数值,同时采用线性插值等算法来提高计算性能.该系统体积小,功耗低,抗干扰能力强等优点,能够满足小型无人旋翼机的需求,为小型无人旋翼机数据采集系统在实际中的应用做了一定的理论工作.