基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计

针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器( TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对误差进行补偿,补偿后其方位角精度可达0.85°,有效降低94.81%的方位角误差。实验结果验证了TMR传感器在电子罗盘应用的可行性。     

HMC5883L 电子罗盘的误差补偿系统设计

在已经设计的三轴数字陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘与 ATmega128相结合的姿态测量系统基础上[1],设计了上位机软件获取机器人的姿态信息,此软件能够将获取的姿态信息进行分离。针对电子罗盘的角度信息受到周围磁场干扰比较严重的问题,使用椭圆假设法以及八方向二乘法对电子罗盘的角度信息分别进行了修正,并在不同的实验环境下测试了角度纠正的正确性。     

一种新的基于弧段提取的椭圆检测方法

为了克服椭圆检测过程中对椭圆完整性和边缘梯度信息依赖性较强的缺点,提高椭圆目标的检测速度,提出了一种新的基于弧段提取的椭圆拟合方法;首先将梯度方向符号相同的相邻边缘点连接成弧段,然后根据弧段的凸性和象限分类定义新的弧选择策略,利用位置约束和弧对的椭圆中心估计提取候选椭圆,最后采用改进的拟合算法拟合椭圆;实验结果表明,基于弧段提取的椭圆拟合方法相对于LMEDS算法和RHT3具有更好的准确性、鲁棒性和稳定性,实时性也有一定的提高。     

采用区域编码的椭圆对直线裁剪算法

裁剪算法的核心问题是速度问题,而求裁剪窗口和裁剪对象的交点是影响裁剪速度的主要因素。特别是椭圆对线段的裁剪,由于椭圆的方程是二次的,求椭圆与线段的交点 需要求解一元二次方程,涉及开方运算,非常浪费机器时间。为提高裁剪速度,设计出5位的区域编码,利用此技术能够迅速而准确地判断出椭圆和线段的位置关系。对于完全可见 或显然完全不可见的线段立即做出保留或弃掉的决定,避免求交运算;对于能够明确断定与椭圆相交的线段,采用中点分割算法求椭圆和线段的近似交点,避免求解一元二次方程 和开方运算;对于其他情形的线段通过求解一元二次方程来完成裁剪。基于前述思想设计出的椭圆对线段裁剪算法与现有的同类算法相比,算法实现简单,裁剪速度具有较大提高 。     

椭圆曲线快速算法的改进

从二进制域上元素间的算术运算和椭圆曲线上元素间的运算两个层次,对椭圆曲线进行了基于标量乘法的加速运算,改进了椭圆曲线快速算法。进一步对运算效率进行了分析和比较。     

双同心椭圆弧的几何拟合方法

提出一种带有同心条件的双椭圆弧拟合方法。该方法利用椭圆几何定义得到的残差来衡量误差,建立关于误差的最小二乘方程,进而采用迭代方法求出描述双椭圆弧的8个参数。算法仿真实验研究了椭圆弧度、长短轴比率以及样本噪声对算法的影响,研究表明弧度越大、长短轴比率较接近1.1、样本噪声较小的时候,算法较稳定、准确。该方法也可以扩展处理多个同心椭圆弧的拟合问题。     

局部PCA参数约束的Hough多椭圆分层检测算法

针对随机Hough变换(RHT)在复杂图像中检测圆及椭圆时随机采样所造成的大量无效采样、无效累积以及运算时间长等问题,提出基于局部PCA感兴趣参数约束Hough多椭圆分层检测思路。首先利用边缘检测算子获得边缘信息并去除边缘交叉点,在边缘图像中标记并提取出满足一定长度的连续曲线段;其次利用线段PCA方向分析确定是否属于有效曲线段;然后,对所有感兴趣曲线段按照标记顺序依次利用椭圆拟合办法初步得到感兴趣椭圆粗略参数,根据拟合结果进而模糊约束Hough变换参数搜索范围,得到精确椭圆参数;最后利用检测结果更新图像空间,删除已经检测到的椭圆,依次进行,直到所有椭圆检测完毕。实验结果表明,该算法在计算、存储消耗上均大大减少。     

基于概率模型的行人四肢自遮挡的检测

针对人体运动跟踪领域中的自遮挡现象, 提出了一种基于概率模型的行人四肢自遮挡的检测算法. 首先, 该方法定义了基于马尔可夫模型的自遮挡状态概率模型; 其次, 利用椭圆肤色模型, 定义了层次肤色模型; 最后, 通过上述模型, 算法将行人四肢自遮挡状态的识别转换为计算自遮挡状态转换概率的过程. 实验表明, 该方法具有较高的准确性.     

一种安全高效的椭圆曲线密码抗功耗攻击算法

功耗攻击由于实现简单、攻击效率高已成为当前密码芯片最具威胁的攻击手段之一.为有效解决安全和效率两方面的矛盾,通过将椭圆曲线密码标量进行带符号阶乘展开式编码,并利用折半运算提高标量乘法运算效率,然后结合基点掩码实现抵抗功耗攻击,从而给出一种安全高效的抗功耗攻击椭圆曲线密码算法.算法的安全性及效率分析结果表明,所给抗功耗攻击算法不仅可以抵抗各种功耗攻击,并且与传统抗功耗攻击算法相比,新算法的运算效率提高了24.85％～ 25.73％,在各类资源受限的应用系统中具有较好的应用价值.     

椭圆定位的测距算法

针对无线传感器网络定位中传统的三边测距算法,为了降低算法中每个已知节点均具有发射和接收信号能力而造成的高额成本,提出了已知节点单发射多接收的定位模型,并基于该模型提出了椭圆定位算法.该算法通过刻画未知节点距已知节点可能的椭圆运动轨迹,进而运用牛顿迭代法求解所构造的二次轨迹方程组,实现对未知节点的定位.同时,对定位可能出现的错误进行了概率分析,得出错误概率与锚点个数之间的函数关系.实验定位与传统算法相比降低了实验成本,证明了锚点的线性增加会使错误概率指数趋势减少的特征,最后针对该定位错误问题提出了合理的解决方案.