光束质量稳健估计非线性拟合求解方法

激光光束质量M2因子在测量过程中,数据不可避免的存在随机和非随机两类误差,为了减小测量过程中受到误差的影响以提高系统的测量精度和稳定性,针对不同误差影响进行分析并提出相应的解决方法。在随机误差情况下,对传统双曲线拟合的正规方程组解法进行了改进并提出了加权拟合的正规方程组解法;而对于非随机误差情况,双曲线拟合尚未发现有效的解决方案,为此提出了基于稳健估计的双曲线拟合方法,并对此进行了深入的理论研究。实验表明,在数据存在非随机的情况下采用稳健估计的方法,可以克服非随机误差对参数估值产生的影响,使其拟合优度接近最优值,稳健估计的误差要比正规方程组的误差低一个数量级。因此,稳健估计可有效地提高测量M2因子的测量精度,对评价光束质量方面有着重要的应用价值。     

一种基于眼部状态的疲劳驾驶检测方法

针对传统的疲劳驾驶检测准确率低和实时性差的问题,提出了一种基于眼部状态的疲劳驾驶检测方法.利用CCD相机实时获取驾驶员的脸部图像,采用直方图均衡化增强图像的对比度;通过改进的cascade(Hear分类器)的人脸检测算法检测出脸部区域;利用OTSU阈值分割和形态学运算提取人眼区域,根据人眼的宽高比判定眼睛的闭合程度;依据PERCLOS-P80原理和眨眼频率判断驾驶员的疲劳状态.实验结果表明:改进的人脸检测算法对每帧图像的检测时间约为45ms,在人脸检测速度上提高了2.3倍,为整个疲劳驾驶检测节省了大量的时间.研究疲劳驾驶检测方法检测一帧图像的时间约为65ms,而且在不同的光照强度下的检测均有较高的准确率,满足疲劳驾驶检测对准确性和实时性的要求.     

基于Labview的无卡数据采集方法

采用Labview进行数据采集与控制时,通常需要使用NI公司专用的数据采集卡,但其价格昂贵,自己开发数据采集卡又很难解决与Labview的兼容问题。为了解决此问题,提出了基于共享内存的Labview数据采集系统的设计方法。该方法使读写进程使用同一物理内存,并可根据当前进程间通信的具体情况动态调整共享Buffer队列的长度,实现最小内存消耗最快速传递数据。实验结果表明：系统最大数据采集速率可以达到17.5MB/s,满足数据采集系统对数据的快速性要求,又合理地利用资源。在采集速率要求不是很高的情况下可以取代专用数据采集卡。     

基于混合预测高光谱图像无损压缩

为了解决海量遥感高光谱图像数据给有限存储空间和传输带宽带来的压力,利用高光谱图像具有较强谱间相关性的特点,提出了一种基于混合预测的高光谱图像无损压缩算法。第一谱段采用中值滤波器模型进行谱内预测;对于其他谱段采用线性预测与上下文预测相结合的谱间混合预测,线性预测是通过二阶线性预测器模型得到预测参考值,上下文预测是根据预测参考值利用上下文预测模型预测得到最终预测值;将预测得到的残差图像进行霍夫曼编码。对AVIRIS标准高光谱遥感图像进行无损压缩实验结果表明：利用该方法能够取得较好的无损压缩效果,平均压缩比达到3.17,与现有的无损压缩方法3D-CALIC、LUT、C-DPCM、JPEG-LS相比,平均压缩比提高了0.05~0.48,是一种高效的高光谱图像无损压缩方法。     

异光谱卡氏非共轴摄远光学系统畸变的校正

涉及的摄远测量系统,是结合卡塞格林系统设计,给光学系统引入像差,产生畸变,光学畸变直接影响到测量精度,因此,首先应对系统光学畸变校正。研究基于卡塞格林系统设计的不同光谱范围,不共光轴及不同分辨率的摄远光学系统的畸变校正。现有光学畸变校正仅适用于近距离光学系统校正。考虑本光学系统特点,提出一种适用于本光学系统的畸变校正方法。通过搭建等效测量系统,应用畸变校正方法校正系统光学畸变,并验证畸变校正方法的正确性。实验表明:该方法重投影误差小于0.4像素,研究的校正方法提高了异光谱卡氏非共轴摄远光学系统的测量精度。     

全自动晶片焊线机视觉检测系统的研究

全自动晶片焊线机是晶片生产的关键设备之一,其视觉系统是设备的核心技术所在.视觉系统决定了晶片的检测和定位精度.介绍了基于机器视觉的全自动晶片焊线机的专用芯片视觉检测系统的工作原理和设计结构,着重阐述了视觉系统的软件和硬件设计过程,以及用于晶片检测定位的图像处理算法.实验表明,系统在速度和精度上都可满足焊线生产的需求,对于自动晶片焊接设备的自动化、智能化和产业化有一定的参考意义.     

激光干涉光斑图像恢复方法研究

应用CCD测量激光参数时,干涉噪声会降低测量数据的精度,影响激光参数的准确性。为解决此问题,提出一种激光干涉光斑图像恢复方法：根据光斑空间分布特性,分析图像梯度信息,利用梯度信息将图像划分为若干区域,在各区域中重新分配高斯曲率与高阶微分的权重系数,建立高斯曲率与高阶微分融合去噪模型,去除干涉噪声恢复光斑图像。实验结果表明：该方法能够自适应地、快速地恢复干涉光斑图像,减小束宽测量误差35.6%,提高激光参数测量精度。     

空间光通信中激光光斑检测与特性分析

在空间光通信中,通信光要通过大气随机信道进行传输,但光的传输受到大气湍流的严重影响.故光传输方式的优劣直接影响着空间光通信质量的好坏,所以,为减少大气湍流对通信光的影响,将通信光调制为圆偏振光进行传输.为了证明圆偏振光在空间光通信传输中具有降低通信噪声的优越性,开展了一组验证实验(以下简称偏振降噪实验).给出了在激光偏振降噪实验中,识别光斑并对光斑参数进行分析的一套方案:首先利用减背景法对图像进行预处理,消除静态背景的影响,然后结合局部动态阈值分割,轮廓提取及筛选的方法,检测并识别信标光斑,最后对采用圆偏振光传榆前后光斑的平均亮度、背景的平均亮度以及光斑图像对比度进行计算与比较.从而从图像处理技术的角度验证了,圆偏振光在空间光通信过程中可以有效地提高信噪比和通信质量.本方案满足了偏振降噪实验实时性的要求,且有效实用.     

基于图像的模拟相机标定方法的研究

从光学测量角度出发,结合计算机主动视觉中的相机标定方法及数字图像处理技术,提出了一种CCD摄像系统畸变校正方法.该法通过使用经纬仪,不需相机做任何运动就能实现全过程的标定.该方法在摄像机模型中全面考虑了镜头的径向畸变,利用图像中心附近点畸变量较小的性质,用中心附近点和全场视点对摄像机内部参数和像差修正参数进行标定,最后由最小二乘法得到摄像系统畸变模型的畸变系数,解决了CCD摄像系统的畸变校正问题.与传统的相机标定不同,畸变校正中仅标定数字图像中像素间距和相机焦距.该法运用了亚像素细分算法,提高了测试系统的精度,是一种简单、有效、实用的标定法.     

虚影图像中去隔行算法的研究

在现代的测试系统中,大多数使用模拟的CCD隔行扫描捕获图像.由于隔行相机对运动图像捕获时,当运动目标的速度高于CCD的场积分时间时,相邻两场图像间就会发生位移,场图像合成帧图像会发生错位和虚影.本文采用三种模式方法对隔行虚影图像进行处理,一是当像素静止状态,采用前后两场内插;二是对运动状态,分别采用隔场基于块的运动估计和临场基于像素的运动补偿;三是中间状态,只能利用场内的信息来内插.最后对补偿后的图像采用中值滤波有效地抑制运动补偿的块效应.实验结论验证测试系统中隔行虚影图像得到很好的处理效果.