1 中山大学 航空航天学院, 广东 深圳 518107
2 福建师范大学 光电与信息工程学院, 福建 福州 350117
针对天基序列星图配准存在的效率和精度问题, 提出了一种天基序列星图高精度在轨实时配准方法。对基准图和待配准图进行分块, 通过预设搜索框的方式, 采用归一化相关系数匹配法, 获得整像素精度的子图匹配结果; 对该结果的小邻域进行二次曲面拟合, 获得亚像素精度的匹配对点; 使用单应变换模型求解星图的变换关系, 完成单帧星图的配准; 使用基于末帧的窗口滑动方式, 实现序列星图的连续实时配准。实验结果表明, 所提方法可以避免恒星质心提取误差和天基平台长时间运动对配准精度造成的影响, 相比标准的块匹配, 对于16位4096×4096的真实天基星图, 所提方法的子图匹配计算效率提升98.7%, 配准时间缩短了89.0%, 单帧配准的峰值信噪比平均提升了将近0.20; 所提序列星图的连续配准方式, 速度达到了0.040秒/帧, 配准结果的峰值信噪比为6.765, 能满足高精度和高实时性要求, 通过适当移植优化有望应用于后续的天基平台的弱小目标检测。
星图配准 序列星图 图像匹配 相关系数 star image registration star image sequences image matching correlation coefficient
计算机视觉方法越来越多地应用于斑马鱼的群体行为研究；但是，由于斑马鱼游动过程形体变化大，遮挡多，准确与鲁棒地检测出斑马鱼仍然是一件非常具有挑战性的问题。为了解决该问题，提出一种基于斑马鱼图像特征的鱼群检测算法。首先通过分析目标特性，提出使用鱼头和鱼尾替代全鱼的检测方法，解决了传统整鱼检测在鱼群交叉遮挡时失效的难题；然后基于斑马鱼图像特征自动构建训练集，避免了深度学习手动标注的费时费力问题。通过对实际斑马鱼视频进行处理验证，与现有的算法相比，本文提出的方法在标注率、召回率(recall, R)与遮挡检测率(occlusion detection rate, ODR)等性能指标上有更好的实验效果。其中，在标注性能方面，本文提出的自动标注方法在总标注率上达到87.40%；在训练集效果方面，本文自动标注算法结合人工校正在标注时间上相比于人工标注方法减少93.11%，均值平均精度(mean average precision, mAP)达到79.80% ；在目标检测方面，在目标遮挡率为42.72%的情况下，本文检测算法能够获得82.0%的召回率及58.02%的遮挡检测率。
自动标注 YOLOv4检测器 鱼群检测 斑马鱼图像特征 automatic annotation YOLO v4 detector fish stock detection zebrafish image features
为提高SAMF算法在复杂场景下的跟踪性能，提出了一种结合SAMF和视觉显著性的目标跟踪算法。在SAMF相关滤波跟踪框架的基础上，通过设计置信度判别策略评价SAMF跟踪结果的可靠性，当认定跟踪结果为低置信度时启用显著性检测算法对其进行修正，从而实现目标的重定位以解决遮挡等因素导致的跟踪漂移问题。实验表明，所提出的改进算法极大地提升了SAMF算法的总体性能和应对多种不同干扰因素时的跟踪鲁棒性，同时保持了良好的跟踪实时性。
目标跟踪 相关滤波 跟踪置信度 显著性检测 object tracking correlation filter tracking confidence saliency detection
时空上下文 (STC)跟踪算法在特征表达、尺度自适应策略等方面存在缺陷，当出现目标突然形变、局部遮挡或尺度变化等情况时，跟踪器的性能会严重退化。通过对 STC算法进行改进，提出了一种融合颜色直方图响应的时空上下文跟踪算法。基于颜色统计的模型对运动模糊和目标形变等影响因素不敏感，和时空上下文模型具有良好的互补性质，在响应层融合后能够提升算法的鲁棒性。此外，采用基于多尺度金字塔模型的尺度搜索策略替换 STC算法中原有的尺度估计策略，进行更精准的自适应尺度估计。在大规模公开数据集上的测试结果表明，本文算法在不同影响因素的复杂环境下展现了更为良好的跟踪性能和适应性，并且平均跟踪速度达到 134.2帧/秒。
机器视觉 视觉跟踪 时空上下文 颜色直方图响应 尺度自适应 machine vision visual tracking Spatio-Temporal Context(STC) color histogram response scale adaptation 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 509
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
针对室内可见光通信链路性能提高问题,提出了一种适用于室内可见光通信的高效混合调制方案。该混合调制方案通过将频谱高效的多维无载波幅度相位(CAP)调制与功率高效的多脉冲位置调制(MPPM)相结合,利用MPPM的不同脉冲时隙信息控制CAP信号的传输。基于Lambertian光照模型,推导了高斯信道下N维DCO(DC offset)-CAP-MPPM方案的误码率(SER)解析表达式,仿真验证了其准确性。此外,对比分析了该混合调制方案与传统MPPM及多维DCO-CAP方案的性能优劣。通过数值仿真,分析了脉冲占比、调制阶数以及CAP维度等参数对混合调制方案误码性能的影响,仿真结果表明,混合多维DCO-CAP-MPPM方案在可以提供灵活的多址接入功能基础上,通过选择合适参数,可以得到优于传统MPPM或CAP调制的误码性能。
光通信 可见光通信 无载波幅度相位调制 多脉冲位置调制 误码率
1 西北工业大学计算机学院陕西省语音与图像信息处理重点实验室, 陕西 西安 710129
2 桂林理工大学理学院, 广西 桂林 541004
为了满足在线目标跟踪算法的实时性需求并提高算法的稳健性,提出一种基于高置信度更新策略的相关滤波跟踪算法。在目标区域提取、融合多特征,以构建稳健的外观表达,并利用投影矩阵对特征进行降维,以提高算法的运行效率;通过相关滤波器寻找最大响应值,从而快速定位目标;利用最大响应值和平均峰值相关能量指标,设计了一种高置信度更新策略。结果表明:所提算法在大规模公开数据集上取得了较高的跟踪精度和成功率,平均跟踪速度达到122.3 frame/s。
机器视觉 目标跟踪 相关滤波 尺度估计 模型更新
1 天津大学,先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津,300072
2 天津泰基精密陶瓷有限公司,天津,300461
分析研究了分别采用钢、铝、氧化铝陶瓷、石英陶瓷四种材料的精密直线电机驱动平台的温升、热变形、变形受室温变化的影响、到达热平衡时间等情况.结果表明:有较小导热系数的石英使得热量不易传递,温升明显减小;由于较小的热膨胀系数使得平台热变形较小,同时石英由热膨胀引起的内应力及受室温变化引起的变形变化远小于铝、钢与氧化铝;导热系数小的石英热量传递速度慢,到达热平衡的时间长.精密直线电机驱动平台中,运动平台受直线电机初级部件发热影响最大,所以精密平台应选择导热系数、热膨胀系数小、对温度变化不敏感的?牧?石英是此类平台比较理想的陶瓷材料.
精密工作台 直线电机 石英陶瓷 热分析 有限元分析
提出了一种用于大功率激光二极管与多模光纤耦合的新颖的铲形整形系统,详细分析了铲形光纤端头不同的切割角度、切割深度以及耦合距离对激光二极管与铲形光纤耦合效率的影响。提出了一种计算该系统耦合效率的方法,同时给出了耦合效率的计算实例,得出了可以最大程度地提高铲形耦合头作用的优化参量。
大功率激光二极管 多模光纤 功率耦合 耦合效率 光波整形
1 西安电子科技大学技术物理学院,西安,710071
2 中国人民解放军第二炮兵工程技术学院,西安,710025
用LiNbO3作参量晶体、调Q Nd∶YAG(1.064μm)激光器做泵源,通过求出相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算,找出有效非线性系数的最大值,从而求出该点对应的相位角和方位角,确定出进行角度调谐LiNbO3晶体的切割角.在理论计算过程中,用计算机模拟,得出了OPO的角度调谐曲线、有效非线性系数曲线和参量增益曲线.实验研究中实现了3.69μm单点参量光输出,实验结果与理论计算结果相吻合.
光参量振荡器 非线性光学晶体 相位匹配 角度调谐
