由于视觉传感器与惯性传感器的高度互补性, 视觉和惯性融合是一种常见的姿态测量手段。随着机载、车载等仪器设备的迅速发展, 传统静止基座下的姿态测量已无法满足一些实际应用场景的需求。由于受到基座运动信息的干扰, 很难对动基座上的目标物进行准确、快速的姿态测量。为了发挥视觉和惯性融合的优势, 并实现动态基座下的目标物相对姿态测量, 提出了一种基于单目视觉与双陀螺仪的姿态测量系统。分析了测量系统中坐标系的建立以及坐标系之间相对关系, 提出了坐标系归一化方案, 并利用容积卡尔曼滤波对视觉和惯性结果进行融合, 实现了高精度、大范围、快速、稳定的姿态测量。在搭建的视觉和惯性融合姿态测量系统平台上进行了实验验证, 结果证明该系统坐标系归一方案与融合算法的有效性。实验结果表明, 所搭建系统具有较高的准确度, 融合后的俯仰角和方位角的均方根误差(RMSE)均不超过0.1°。
动基座姿态测量 视觉和惯性融合系统 容积卡尔曼滤波 坐标系归一化 attitude measurement on moving base visual/inertial system cubature Kalman filter coordinates normalization
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
研制了一种短波红外、中波红外和激光测距仪联合工作的图像融合系统。系统实现了全天时可透雾的远距离场景监控、远距离目标测距, 并能够检测1.06 μm和1.57 μm的激光光束。为了保证系统的融合图像质量, 提高配准精度, 提出了一种光轴平行度校正方法, 实现短波红外和中波红外图像的粗配准;提出了一种新的迭代优化方法, 通过寻找最优配准参数来获得最佳的融合性能, 采用基于人眼感兴趣区域的清晰度指标作为评价函数来完善配准过程, 采用粒子群优化算法解决联合优化问题, 实现短波红外和中波红外图像的精配准。实验结果表明该系统在远距离场景监控和战场态势感知等方面具有较大的应用潜力。
图像配准 融合系统 光轴平行度 激光测距 image registration image fusion system optical axis parallelism laser ranging 红外与激光工程
2016, 45(5): 0526002
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
为了提高夜视系统的质量以及目标探测性能，设计了红外视频运动目标与可见光融合夜视侦察系统。系统在硬件处理平台上实现了基于人眼视觉的红外运动目标分割算法和基于目标特性的加权融合算法，采用红外运动目标分割电路和融合处理电路互联的结构，首先利用FPGA为核心的红外目标分割电路提取红外视频中的运动目标，然后将只有红外运动目标的视频输入后端DSP融合处理电路中进行融合处理，最后从系统中输出一系列目标形态突出、背景细节清晰的融合序列。实验结果表明：该系统可以提高夜视融合系统目标探测性能和探测概率，融合结果的各项评价指标提高了90%以上，有的评价指标甚至提高了7倍以上，可以很大程度地降低系统的虚警率。
图像融合 运动目标分割 融合系统 红外视频 可见光图像 image fusion moving object segmentation fusion system infrared video visible light image
空军工程大学航空航天工程学院, 西安 710038
针对信息物理融合系统典型的分布式异构并行计算结构存在的任务调度问题,以有向无环图为调度模型,最小化任务完成时间为目标,采用多变异位自适应遗传算法,通过依赖矩阵、改进的交叉和变异算子确保基因个体的有效性,同时采用多变异位和自适应的方法保证基因个体的多样性和算法的收敛性.仿真结果显示,该算法比基于任务表的启发式调度算法更有效.
信息物理融合系统 任务调度 有向无环图 遗传算法 表调度算法 Cyber-Physical System(CPS) task scheduling Directed Acyclic Graph(DAG) genetic algorithm list-scheduling algorithm
分析了数据融合系统的内在特点，建立了数据融合系统性能评估的综合评估指标体系，提出了一种基于粗糙集和修正熵权的多层次综合评估模型。采用粗糙集理论对指标数据进行属性约减，消除冗余指标，计算属性权重，并对二级指标熵权进行修正；利用层次分析法计算主观权重对一级指标熵权进行修正。实例验证表明，该方法有效可行，提高了评估结果的客观性与可信性，为数据融合系统的开发、论证和实际使用提供了科学的理论决策依据。
数据融合系统 粗糙集 熵权 层次分析法 data fusion system rough set entropy weight AHP
中北大学 信息与通信工程学院，山西 太原 030051
红外中波与长波图像实时融合在实际中应用广泛，研究了中波与长波红外图像的实时融合技术，设计了一种以FPGA 和高性能DSP 为核心、适合嵌入双波段红外热像仪的实时图像融合处理系统，介绍了系统的基本设计原理、各部分的功能。
融合系统 红外双波段图像 fusion system SoC SoC double wave bands IR image
1 空军工程大学 电讯工程学院，西安 710077；空军工程大学 导弹学院，陕西 三原 713800
2 空军工程大学 电讯工程学院，西安 710077
3 空军工程大学 导弹学院，陕西 三原 713800
当采用概率母函数将单传感器PHD 滤波推广到多传感器情形时，针对计算繁琐，难于实现的问题，本文基于集中式融合系统的有序滤波思想，提出多传感器、多目标有序粒子PHD 跟踪算法，该算法通过选取与各传感器相关的重要性密度函数，层层更新各传感器的采样粒子，达到多传感器多目标有序PHD 跟踪。实验结果表明，当仅仅使用单传感器对多目标进行跟踪时，虚警概率较高时一些粒子会严重偏离原始目标轨迹，导致目标数目估计出现偏差，而采用多传感器多目标有序PHD 跟踪可以有效减小多目标距离跟踪误差，提高跟踪精度。
多目标跟踪 集中式融合系统 多传感器 概率假设密度 粒子滤波 multi-target tracking centralized fusion system multi-sensor probability hypothesis density particle filtering
北京理工大学,信息科学技术学院,光电工程系,北京100081
基于电源模块、外部存储器和FPGA器件等具体分析了融合系统的低功耗设计.FPGA器件选择了Xilinx公司针对高性能信号处理的Virtex-4 SX35三百万门级芯片,电源模块采用TI公司的两片TPS54310和一片TPS54610,具有低功耗特性,电压调节范围为0.9～3.3 V,调节精度可达1%.外部存储器使用高速、低功耗的ZBT SRAM存储器,消除了标准SRAM器件存在的读和写周期间的等待状态和空闲周期,该功能可极大地改善存储器性能,在存在频繁的读/写操作变换时效果更佳.结合图像融合算法的特点和Virtex-4 SX系列FPGA的资源与技术优势,讨论了在总线编码、流水线设计和并行处理等方面的低功耗设计方法.结果显示:采用此技术设计的融合系统有效降低了系统的实际功耗,其动态功耗降幅可达50%,为提高融合系统的可靠性提供了有力支持.
图像融合系统 低功耗 FPGA Virtex-4
