提出一种雷达识别非合作目标的检测和分类一体化方案.用广义序贯拒绝检验的方法把目标检测和分类作为一个问题来处理.不同种类的目标用隶属于由投影矩阵确定的不同子空间上的随机信号建模.观测数据"并行"通过具有恒虚警(CFAR)能力的各"局部"检测器,各检测器输出的逻辑位通过逻辑电路最后选择一个目标输出.详细评价了新方案的工作性能.仿真结果表明,本方案在以给定的虚警率检测到目标的同时,也能正确地对目标进行分类.

为了克服指纹识别中常见的问题,本文提出一种基于指纹结构特征信息匹配的算法.该算法利用改进的Bresenham算法求得指纹分叉点间连线所穿越的脊线个数和分叉点结构特征信息,得到模板指纹和待识指纹的结构特征信息矢量数组;运用二分图的完美匹配算法,得到矢量数组的匹配度.对该匹配度进行评估,如果高于某一个阈值,则认为指纹匹配成功;否则,则认为不是同一指纹.该算法在实际应用中取得较好的效果.

在计算机视觉与模式识别领域,人的视频身高肩宽范围检测与识别具有相当广泛的应用前景.本文提出一种新的方法从双目动态图像序列来获得人体身高肩宽范围.文中主要论述了该方法中对人体三维特征的重建部分,在无手工标注实现摄像机标定的基础上,应用人体特征三角形在双目摄像机投影下的几何意义,结合人体三维模型知识重建三维信息,决策身高肩宽范围.最后给出了实验结果及其在WMFVR(加权多特征视频识别)中的应用.

5用矩阵方法离散地实现了任意M周期的分数傅里叶变换(FRFT),它可实现变换级次及周期的自由选择.根据相应的噪声频谱,选取适当的级次及周期,可使FRFT构造一个极窄的带阻滤波器,将其中心频率对准相应噪声的窄谱,便可滤除与理想信号频谱重叠部分的噪声分量,同时保持信号分量.在实验中,用矩阵方法实现的FRFT对所测光栅信号进行了去噪处理,并与传统的傅里叶与小波分析去噪方法进行了对比,结果表明,只要选取适当的级次和周期(α=0.545,M=5)就可获得理想的去噪效果.

公路表面的三维结构对于判断公路路面破损状况具有重要的意义.基于光栅投影的傅里叶变换轮廓术将物体的高度信息编码在投影到待测物面上的正弦条纹的形变信息中,可以实现对物体的垂直测量.探讨了傅里叶变换轮廓术在高速公路路面面形测量-动态实时系统中的应用,提出了利用自适应标准模版匹配,基于特征图像识别的方法,分选破损的公路路面,从而实现对高速公路路面形变的快速实时检测.

将啁啾莫尔光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层薄膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到光栅的传输谱.数值计算结果表明,啁啾莫尔光纤光栅的传输谱的通道数取决于啁啾莫尔光纤光栅的长度、两线性啁啾光栅的中心波长的差值;通道间隔和带宽取决于光栅的啁啾系数和折射率调制幅度.该模型的精度满足设计要求.

基于石英晶体的逆压电效应,研制出一种双模干涉式的电子电压互感器.该互感器利用两个低阶模的干涉原理改善了电压互感器的性能,为消除外界干扰、提高系统的测量精度提供理论根据.实验表明:在-40oC～+40oC的温度范围内,互感器能达到0.2级的准确度.

半导体材料的折射率是光频率的函数,所以在计算光子晶体的能带结构时必须考虑到色散关系.光子晶体存在光子禁带在反射谱上表现为高反射率带.本文已GaAs基材料为例,利用传输矩阵方法计算了考虑色散后的一维光子晶体的反射谱,计算结果表明考虑色散后的光子晶体禁带的宽度较不考虑色散关系的光子晶体的带隙要窄,如果光子晶体中存在缺陷则考虑色散后的光子晶体缺陷态的位置较不考虑色散关系时红移,且光子损耗较小.

对于多目标跟踪问题,最近提出的全局次优的广义概率数据关联算法(GPDA)由于其新颖的可行性划分规则和较小计算存储需求而受到广泛关注.本文提出了一种基于广义联合事件分割组合的新关联算法.它通过引入目标的方向性信息,在基于新规则划分后,对进入有效域的传感器量测估计值权重系数进行调整,从而使最终的估计值更准确,关联精度得到进一步提高.利用该改进算法对杂波环境下多目标跟踪进行仿真实验,结果表明提出的关联算法继承了原有算法的优点,同时用较小的计算代价使得跟踪性能得到较大改善.

为适应网络中不同服务质量(QoS) 的光路建立请求具有不同的优先级的情况,提出了一种用于部分波长可变网络中支持QoS的动态波长分配算法.该算法对网络中的业务请求分高、低两个优先级进行处理.对于高优先级的光路建立请求,通过充分利用网络中已配置的波长转换器实时改变可用波长集,以降低高优先级业务请求的阻塞率.对低优先级的光路建立请求,只考虑所选路径的当前位置是否有波长转换器来改变可用波长集,保证了低优先级的光路建立请求速度.仿真结果表明,该算法既能保证较高优先级的光路建立请求具有较低的阻塞率,又充分利用了有限的网络资源,实现了对波长转换器的最优利用.

在测量物质的拉曼光谱时,存在着比拉曼散射光强103～06倍的瑞利散射光,会严重影响拉曼光谱信号的获取.为此,研制了半宽度分别为18nm (峰值波长532nm) 和25nm (峰值波长633nm)、光学密度均大于4的重铬酸盐明胶全息窄带带阻滤光片,并将它们用于由平场光谱仪、CCD探测器和计算机控制系统等组成的小型拉曼光谱测试仪中,以滤除瑞利散射光,获得信噪比较高的拉曼光谱信号.对四氯化碳、乙醇以及丙酮等液体样品进行测量的结果表明,在拉曼光谱测试仪中采用该全息窄带带阻滤光片后,可快速测得待测样品的波数低至217cm-1的拉曼光谱.

给出了针对多视图3D液晶显示器的虚体素明确的定义,对虚体素的特性做了说明.在深入掌握多视图3D液晶显示器显示原理的基础上,对虚体素显示深度做了详细的研究.研究了虚体素显示深度与同名点距离以及观察距离的关系,并以StereoGraphics公司的Symthagram204显示器为例作了定量计算.针对该显示器,根据透镜阵列折射原理给出公式,计算了不同同名点距离时最远的可观察距离;在此基础上,对不同的同名点距离计算了最大的虚体素显示深度,在给定两眼间距为65mm时,得出该型显示器的最佳观察距离为1.26m.研究结果为多视图3D液晶显示器性能的度量和比较提供了一个定量的标准.

针对空间跟踪系统的特点及对伺服控制的技术要求,采用基于小波分析的模糊控制器,将小波基函数作为隶属函数,可根据误差在线调整隶属函数的形状,使模糊控制具有更优、更强的自适应能力.仿真与实验结果表明这种控制器比常规的PID控制器具有更好的动态性能和抗干扰能力,能很好的用于跟踪系统的控制.

在人造卫星观测中,经常由于云团遮蔽、经过亮星或日月、软硬件故障等各种原因导致短时间内无法提取目标图像而使控制系统无法继续保持对目标的高精度跟踪.使用对人造卫星轨道的高精度实时预测轨迹来引导控制系统进行跟踪,则可以在短暂丢失目标的情况下,继续保持对目标的高精度跟踪,从而可以较好地解决这一问题.本文使用了天文方法建立了人造卫星运动的数学模型,给出了一种只使用单站短弧段测角数据对人造卫星轨道进行高精度预测的算法.使用实测数据进行仿真实验表明,该算法能够在单站短弧段条件下对人造卫星轨道进行高精度的短弧段预测.

提出二维正交凸柱透镜列阵光学系统,可实现靶面光强二维均匀辐照,应用矩阵光学和衍射积分理论,详细分析了工作原理、焦斑强度分布特性,并从衍射、干涉等角度分析了系统参数与强度分布的关系,给出了详细的系统优化设计参数和数值计算结果.

对于连续镜面变形镜,相邻驱动器的相对位移过大会损坏变形镜.保护网络通过控制极间电压,保护变形镜.文章介绍了保护网络的方案,建立数学模型并进行了仿真验证,分析了保护网络对自适应光学系统稳定性的影响.最后应用有限元分析软件,讨论加入保护网络后,61单元变形镜拟合象差的能力变化.

针对大气湍流效应所引起的光无线通信系统中的衰落问题,建立了与大气湍流噪声及其它加性噪声有关的信号模型.根据最大似然比准则,推导了强度调制/直接探测(IM/DD) 的光无线通信系统的最佳判决门限.采用线性状态模型的自适应Kalman滤波器和同态滤波器实现了对探测门限中所含信号和湍流的统计值的预测,可以在不同的信噪比条件下实现自适应门限检测,对大气湍流噪声有很好的抑制作用,信噪比在10～20dB时,可以降低系统的误码率到10-5以下.

应用薄膜光学的菲涅耳系数矩阵方法,对垂直腔面发射激光器的驻波场分布设计做了深入的研究.计算结果表明,分布布拉格反射镜生长顺序对器件内部驻波分布有重要的影响.同时也说明菲涅耳系数矩阵法设计垂直腔面发射激光器是一种快速准确的方法.

为满足激光探测告警光学系统对大视场和光学增益的要求,提出了宽视场有增益光学系统.该系统工作波长范围1.06～1.54μm,全视场角60°,最大口径28mm,PIN光电探测器光敏面直径2mm.物镜采用二片式反远距结构,增大了视场和后工作距离.弯月型负透镜在前,具有平衡像差和棱镜的偏向作用;物镜后放置高折射率标准超半球型浸没透镜,满足小光敏面探测器接收.分析结果表明,系统像高0.99mm,光学增益达15.33,结构简单,可有效降低激光辐射源功率、增强探测距离.

根据实际系统中高帧频摄像机背景图像运动不大而目标有一定运动的特点,首先分离奇偶帧图像,隔帧相减并用自适应阈值技术二值化图像来检测运动目标,经过形态学处理得到许多连通的区域,然后利用目标面积最大等特征识别目标并用外接矩形定位目标,得到目标运动的真实轨迹.仿真结果表明:该算法能简单有效地检测机动目标且易于硬件并行实现.

提出了一种用圆形弹膜片和微弯调制机构进行应力传感,用光时域反射探测(OTDR)技术进行测量的分布式光纤应力传感方法.全面阐述了单模光纤微弯应力传感原理及应力传感器的动态范围与分布个数的关系.提出了一种不需要双光路信号就减小了光源波动及环境因素对测量的影响的解调应力方法.建立起了对岩体推力进行监测的试验系统, 野外试验表明该传感器具有高灵敏度、高空间分辨率、工程实用性好的特点.

使用一个既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅作为分光器,研制一种新颖的高速光波偏振态测量系统.它没有使用转动光学部件或调制器,而是将金属光栅产生的四条1级衍射光的光强线性地转换为电信号,通过定标方法得到系统的非奇异的仪器矩阵,然后通过线性运算得到入射光的待测Stokes矢量.该系统结构紧凑、安装方便,可用作实时偏振测量术和椭偏测量术中的偏振态探测器.

对投影型莫尔法形成莫尔条纹的原理进行了详细的分析,推出了莫尔条纹的计算公式.利用计算机模拟出了几种常见被测物体的莫尔条纹,与经典实验得到的结果一致.对相同形状不同大小的规则物体的莫尔条纹形状进行了分析比较,并对不同形状的规则物体的莫尔条纹形状进行了分析比较.按照原理图做实验,得到了球面的莫尔条纹,和理论分析结果一致.对莫尔条纹进行滤波,细化等图像处理,得到清晰的细化条纹.然后按照莫尔条纹级次和高度的关系式,重建出了球体的三维形貌.

在分析传统的摄像机光心确定方法的优缺点的基础上,提出了一种改进的径向准直约束法和一种带约束条件的投影矩阵分解法.将由两种改进的方法和直接光学法得到的光心坐标和直接用图像中心坐标近似代替的光心坐标一同进行摄像机的标定与测量研究.实验与仿真结果证明,由所提出的两种方法求得的光心图像坐标在进行标定与三维测量时可达到较高的精度并且优于直接用图像中心坐标进行标定与三维测量的精度.

相关检测技术是实现微弱信号检测的重要方法.本文介绍了该技术在非分散红外CO气体监测系统中的应用,根据相关检测理论,设计了同步相关检测电路,成功地实现了信号和噪声的分离度.实验表明,设计的基于相关检测的CO监测系统在0～200ppm的测量范围内有10ppb的监测精度.

针对光栅结构光传感器三维测量过程中光条识别问题,提出一种新的金字塔子光栅投射法结构光编码方法.该方法把高密度光栅逐级细分为若干个可容易识别的子光栅,用空间二分编码方法分别对每个子光栅进行编码,并详细介绍了确定光条点码值的方法.把该编码方法应用于光栅结构光传感器中,实现了维纳斯雕像的三维测量,并给出了三维重建结果.结果表明,该编码方法误码率仅为0.75%,特别适用于物体三维轮廓致密测量.

红外图像往往存在着背景不一致的特点,因此在分割时无法有效地提取出目标.本文针对这一问题提出了一种基于曲面拟合的图像分割方法,以分割非均匀背景下的红外目标.这种方法首先对背景进行光顺限制的曲面拟合,再通过设置一个偏移量来形成阈值曲面.通过研究发现,曲面拟合时的偏离项和光顺项的权重系数比是由图像背景的双拉普拉斯变换以及噪声均方差共同决定的,从而在估计噪声均方差的基础上实现了对权重系数的自适应选取.从仿真结果可以看出,本文提出的曲面拟合分割法在背景去除和目标提取上要优于传统的Ostu法和局部阈值法.

利用光线追迹的方法分析了地平式天文望远镜的几面反射镜在望远镜的竖直轴、水平轴转动时所引起的图像旋转,给出了目标图像旋转与望远镜高低方位角之间的函数关系式.并利用别汉棱镜转像的特性在成像光路中加入了实时图像消旋系统.经试验验证,在不同方位角、天顶距情况下采集的目标图像其消旋残差仅为25arcsec,即使在图像边缘处目标图像的消旋残差也小于0.2像素.

本文提出了一种视频图像序列中运动对象的分割与跟踪算法.该算法通过Canny算子检测出差帧图像的边缘信息,并结合当前帧与背景帧的边缘图像,提取出运动对象.在后续帧中通过建立前帧感兴趣运动对象与当前帧中各运动对象的帧间向量来跟踪当前帧中感兴趣的视频对象.实验结果表明,该算法可行,而且由于该算法简单、计算复杂度小,能很好地满足实时监控系统中对感兴趣运动对象的提取与跟踪.

本文结合积分投影与多分辨谱分解技术,提出了一种实时图像亚像素配准算法.该算法首先引入积分投影方法将图像序列中的每帧图像转换成两个一维积分投影向量,再应用多分辨谱分解方法对两个投影向量分别进行处理,从而精确地获取图像在二维空间上的亚像素平移量.实验结果表明,本文算法具有计算量小、精度高、收敛速度快等优点,尤其适合于硬件实时实现.

利用计算机视觉技术将杂草从农作物和土壤中区别开来已成为精细农业领域研究的热点问题.提出了一种颜色和形态特征相结合的杂草实时识别方法.在YcbCr颜色模型中,以色差Cr为特征量、以最大类间方差作为GA的适应度函数对Cr进行自适应阈值分割将植物与背景分离;利用植物的形态特征,结合形态学腐蚀、膨胀方法及差影法将农作物和杂草分离.多幅杂草图像研究结果表明:该算法杂草正确识别率大于83.1%,处理一幅640像素×480像素的图像平均只需38ms,识别速度满足25帧/秒的实时性要求.