针对在轨卫星控制器重构时无法使用JTAG烧录, 其工作环境限制而导致更新DSP程序难的问题, 以DSP TMS320F28335为例, 提出一种通过串口方式在线重构DSP控制器的方案; 又由于卫星在轨时DSP控制器有可能被单粒子打翻, 文中提出一种主控程序冗余, 以及定期或指令形式重构主程序的方法, 降低单粒子翻转使控制器失效的可能性。实验结果证明, 该方法简单适用, 运行稳定可靠, 易操作, 可实现DSP TMS320F28335上电后由重构引导程序接管, 解决DSP在轨重构的问题, 有效降低被单粒子打翻的可能性, 可应用于商业航天航空嵌入式领域。

针对大型曲面的三维重建和形变分析技术现状,提出了一种基于双目结构光系统的曲面动态测量方法。在曲面重建过程中系统可自由移动,通过视觉定位方法恢复系统的移动路径。为保证曲面重建的精度,利用全局优化方法将各个位置提取的结构光点云统一在全局坐标系下,有效避免了位姿计算过程中的误差累积,得到了高精度的曲面形貌。将两次测量的全局坐标系位姿进行统一,利用高精度姿态传感器及静态基准点计算两次测量过程中全局坐标系之间的相对位姿。实验结果表明,该方法快速有效,且曲面形变测量相对误差在0.12%以内。

相机位姿估计算法多基于参考点而较少利用图像中的直线信息, 本文对于相机位姿估计算法的抗干扰性和实时性, 在扩展正交迭代的基础上, 提出了一种基于点和直线段结合的快速加权的相机位姿估计算法, 该算法以加权共线性误差和加权共面性误差之和为误差函数, 根据计算初值的深度信息和重投影误差确定权重系数, 并对整体进行加速优化, 将每次迭代计算的时间复杂度从 O(n)降到了 O(1)。仿真实验结果表明算法可以抑制异常点的干扰, 减少计算时间, 旋转矩阵计算误差比传统正交迭代算法减少 48.31%, 平移向量计算误差减少 48.79%, 加速优化后的计算时间为加速前的 47.11%。实物实验表明该算法可以充分利用检测到的参考点和参考直线信息, 提高计算精度, 有较高的实际应用价值。

图像序列的光流估计理论在机器视觉领域已被提出多年, 但算法的高计算复杂度限制了其在工业领域的应用。为了满足应用的实时性要求, 阐述了一种光流实时估计的实现方法。为了提高算法精度及减少FPGA片内资源消耗, 对L&K光流计算方法进行改进。首先, 通过设计两层光流计算架构来提高精度。针对在此过程中出现的外部存储器读写速率不够的问题, 提出一次读取同时分层缓存、分时计算的方法。考虑到两层光流在计算过程中的迭代关联性, 设计了满足要求的外部存储器数据读出顺序表; 然后, 针对卷积运算资源消耗大的问题, 设计了新的卷积权重函数, 能够将卷积计算量降低73%, 从而节省了大量逻辑资源;最后通过实验验证, 所提出的FPGA光流计算方法的精度高于运行在PC平台的L&K方法, 卷积计算资源消耗明显降低。设计的系统可以完成1 280×1 024 pixel、60 frame/s输入视频的计算, 满足光流计算的实时性要求。

为了获取在风洞实验中运动物体的位姿变化，提出了一种融合物体表面三维形貌信息的单相机视觉位姿测量方法。该方法以多点透视成像原理作为求解物体位姿变化的基础，以物体的图像特征角点作为特征点，并利用物体表面三维形貌模型信息获得特征点的三维坐标。通过实验完成了该测量方法的精度验证，在400　mm 的观察距离上，位移平均测量误差为0.03　mm，均方根误差为0.234　mm； 俯仰角、偏航角与滚转角的平均误差分别为0.08°、0.1°与0.09°，均方根误差分别为0.485°、0.312°与0.442°。实验结果表明该方法有可用于实用的测量精度。