系统误差的存在使得对光电跟踪系统进行引导时会存在引导误差,修正系统误差有利于提高引导精度.最小二乘系统误差修正方法精度较低;球谐函数的系统误差修正方法有较高的修正精度,但不适用于三轴光电跟踪系统;BP神经网络的系统误差修正方法的修正精度比球谐函数法提高约20%,有望用到球谐函数法不适用的三轴光电跟踪系统的系统误差修正中.

针对边缘方向插值算法计算量大、边界的处理效果不理想,而自适应放大算法对权值因子的选择太过简单的问题,提出了一种新算法.根据数字图像边缘区域的灰度值变化强烈,而非边缘区域的灰度值变化比较平滑的特点,在边缘处沿边缘方向作线性插值,非边缘区域则采用反梯度自适应插值的方法.试验结果表明,此算法不仅能降低运算复杂度,还能获得清晰的图像边缘,进一步提高了插值图像的视觉质量.

利用图像小波系数的空间相关性可以有效地去除图像中的噪声.将一维信号的小波邻域阈值扩展并应用于二维图像,子带内的每个小波系数根据其邻域阈值的大小被划分为"大"系数或者是"小"系数;对"小"系数直接置零,对"大"系数则采用一种具有局部空间强相关性的零均值高斯模型,通过最小均方误差准则得到其估计.仿真实验结果表明该算法简单有效,在去噪性能上优于传统的子带自适应阈值去噪方法,可与两种优秀的空间自适应去噪算法相媲美.

针对Mean shift核函数带宽不能实时改变的缺陷,提出一种仿射变换下的核函数带宽可变的Mean shift跟踪算法.以仿射变换来描述目标尺寸随时间的变化,分别利用Mean shift和连续两帧中匹配窗口的最大相关系数来得到仿射变换的参数.以比例参数计算出带宽的实时变化,其它参数可提供Mean shift更好的起始位置.这些工作改善了Mean shift算法在目标尺寸变化时的跟踪效果.实验证明,本算法能够有效地跟踪尺寸变化的目标,并且具有更好的实时性.

环形子孔径拼接测试技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称大口径非球面镜的有效手段.根据该技术的检测原理及基于Zernike多项式的"拼接"算法,提出了一种相应的环形子孔径数据提取方法.该方法基于商用相移干涉仪的CCD成像系统和其数据处理软件提供的Mask编辑功能,利用被测镜面上方的三个可移动的基准标记进行绝对定位,给出了具体的实施方案.对一口径700mm、F2的抛物面主镜进行实验,研究结果表明,该数据提取方法操作简单可行,适合于加工车间的实施,取得了符合"拼接"算法需求的子孔径测试数据和对应环带的内外半径值.

在子孔径拼接检测大口径光学平面时,子孔径检测的数据往往存在倾斜,它将会导致拼接的数据沿着一个方向的倾斜累加,最后引入很大的倾斜误差.由于这种倾斜误差难以手动修正,通过实验,先用最小二乘法编制软件对所测子孔径数据进行消除倾斜处理,然后把去倾斜的子孔径数据进行拼接处理,对比消除倾斜的子孔径拼接结果与全口径直接检测结果,证明了去倾斜处理在子孔径拼接检测处理中的有效性.

本文根据某型号碳化硅主反射镜的设计要求,对比了扇形、三角形、六边形轻量化孔对镜体静态、动态性能的影响,选择了综合性能较好的三角形轻量化结构方案,利用有限元方法进行参数建模,将对镜体力学性能和质量影响较大的镜体厚度、面板厚度、筋厚度等结构参数作为设计变量,运用零阶优化方法对镜体结构进行优化设计,得到了轻量化程度高、镜面变形误差完全满足设计要求的碳化硅反射镜体.

在数字闭环光纤陀螺中,数字输出信号由高抽样率的反馈信号抽取得到,为避免抽取过程中发生频域混迭,应加入输出滤波器对信号进行低通滤波.根据多抽样率数字信号理论,采用多级抽取滤波器的设计方法,为陀螺设计输出滤波器.和一级低通滤波器比较说明,所设计的三级抽取滤波器,运算量小、滤波效果好.测试结果表明,加入输出滤波器不改变陀螺静态特性,抑制了振动时引起的高频误差,提高了陀螺精度.

本文验证了基于自混合效应的速度传感器的可行性,并设计了单激光二极管速度传感器,其标准偏差为0.22%.为了提高其精度,消除入射角的非控制变化和速度垂直分量的影响,我们设计了双激光二极管速度传感器,其标准偏差为0.03%.

为了在景物照度变化条件下保持图像特定目标的亮度基本恒定,提升摄像测控系统的性能,提出了CCD电子快门配合分档光圈实现曝光量无级调节的自适应控制方法.该方法针对光圈换档和电子快门动作在延时性能上的显著差异,将光圈换档对光通量的粗调和电子快门时间的精调两者实时配合,来控制曝光量,算法的实际运用需要通过实验建立光圈换档动力学模型.

针对电液系统的非线性特性及其参数不确定性,在电液伺服系统的速度跟踪控制中,提出了一种非线性微分与积分滑模变结构控制 (DI-SVSC) 策略.在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,利用一非线性微分控制消除了系统的抖振现象.在积分滑模控制与非线性微分控制中,分别给出了切换函数、非线性微分系数及控制器的设计方法.仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能.

构造边缘金字塔和距离变换金字塔结构实现鲁棒Hausdorff距离快速匹配.采用抽样技术进行边缘金字塔构造,克服了直接二抽取法的缺点及其理论上的不足.定义了一种新的层阈值确定的方法.利用人工合成图像和实际退化图像对提出的算法进行测试,匹配精度在同不分层方法相似的前提下,提出的算法大大减少了计算复杂性并有很强的鲁棒性,能够满足实时应用的需要.

光电测量系统在检测过程中,可以得到观测对象的多种特征信息.根据测量对象在空间的运动规律和特征变化规律,对具有不同特性的目标可以动态的改变轨迹起始的响应时间,对测量对象分别进行位置和特征的关联,并将关联后的结果按照一定的规则进行分叉和剪枝.实验结果表明,这种方法克服了传统的滑窗法在密集杂波环境下容易丢失跟踪目标和关联错误的弱点,减小了噪声带来的虚警率和漏警率,适合于密集杂波环境下稀疏目标的轨迹起始,有利于工程应用.

指纹的方向信息是指纹图像处理中非常重要的信息,指纹方向场的获取以及校正直接影响指纹自动识别的性能.本文提出了一种基于指纹方向场数学模型的方向校正方法,根据指纹中的奇异点性质和分布,建立起与对应指纹方向场的最优方向场模型;然后,根据模型与实际指纹方向场的残差对指纹方向进行校正.由于算法利用指纹整体的拓扑信息对指纹噪声方向进行校正,具有很强的抗干扰能力,较适合劣质指纹图像处理.

利用人脸几何特征和图像分割原理,提出了一种在有背景的灰度和彩色人脸图像中自动检测与定位人眼的新算法.首先,基于人脸器官几何分布先验知识建立人眼位置判定准则;其次对人眼的分割阈值范围进行粗估计;然后采用分割阈值递增法,并结合人眼位置判定准则判定分割图像中双眼黑块是否出现;最后利用二维相关系数作为对称相似性测度,检验检测到的双眼的真实性.为了避免图像背景对人眼检测的干扰,还运用了肤色分割原理来缩小检测人眼的搜索区域,从而进一步提高人眼定位的准确性.实验验证表明,所提出的人眼检测与定位方法在速度和准确性方面具有良好的性能.

针对混合气体种类光谱识别中组分气体特征谱线重叠严重的问题,将支持向量机用于混合气体种类光谱识别中,提出了一种基于支持向量机二值分类识别模型的逐一混合气体种类识别方法.利用支持向量机的核函数变换,将特征谱线重叠严重的光谱在高维空间变换为线性可分后再逐一进行混合气体种类识别.在天然气气体种类识别实验中,比较了不同核函数、数据预处理、特征提取、训练样本数等条件与识别结果的关系,结果表明,方法对1%浓度以上的天然气组成气体的正确识别率大于97%,在理论和实际应用中具有重要的推广价值.

研究开发了一种用于光学调整的二维压电驱动的纳米级微动工作台,建立了工作台的力学模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿X、Y方向刚度及前二阶固有频率的解析式.通过微动工作台固有频率及沿X、Y方向刚度的实验测试,验证了解析方法和有限元方法用于微动工作台设计分析的可行性.有限元分析结果表明,可通过改变直角平板柔性铰链的特征参数,达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出一种初选微动工作台柔性铰链参数的简易方法.

海天线检测是研究成像型反舰导弹末制导技术的一项重要内容.本文深入地探讨了海空背景下的海天线检测问题.考虑到海天线为直线模型,提出了一种鲁棒的海天线检测算法.首先用方向梯度算子得到差分图像,然后基于边缘阈值策略二值化图像,最后方向细化并采用Hough变换检测海天线.实验表明,该方法战场适应性好,定位精度高,可以有效地检测出各种复杂海空背景下的海天线,为进一步应用 (诸如目标识别、图像配准) 奠定了良好的基础.

针对多光纤多波长光网络的特点,提出了一种动态路由和波长分配的等效算法.采用波长图、增加虚拟源节点和目的节点、引入光纤数量矩阵等技术,把多纤多波长网络转化为等效的单波长网络,大大简化了算法程序的复杂度.采用最短径算法作为算法的基础,可求得每次业务在全网范围内的路由和波长分配的最优解.仿真结果表明,当网络呼叫量为60时,全波长转换情况下,2纤、4纤网络的阻塞率分别为0.1116、4.3×10-5.

提出了两种基于数据信道空闲间隔长度的OBS网络数据信道调度算法,它根据当前数据信道空闲间隔长度大小的情况选择LAUC或者LAUC-VF算法来调度新到的数据突发包,在最小化信道空闲间隔的同时减小了光突发数据包的调度时间.仿真结果表明,基于空闲间隔长度的调度算法在调度时间方面与已有的LAUC算法很接近;而在光突发数据包丢失率性能方面要优于LAUC-VF算法.

提出一种基于液晶编码光栅和立体视觉技术实现物体形貌测量的新方法.该方法利用液晶显示的可控特性,按照预设编码方案,由计算机控制编码光栅的变换,产生足够的测量特征点,其突出优点在于编码变换无机械运动.根据液晶显示的特点,设计了二分值空间编码设计方案;基于立体视觉三维测量模型,提出了高精度立体视觉现场标定方法.标准平板平面度测量实验中,采用上述方法实现平面度测量精度为0.592mm.

恰当地调整动态光散射颗粒测量反演算法的反演范围,使之趋近真实颗粒分布范围是改善反演结果的主要途径之一.目前通用的CONTIN算法尚没有自动调整反演范围的能力,反演质量还有待提高.因此,提出了一种自动调整反演范围的迭代CONTIN算法,并通过动态光散射数值模拟分析,比较了在无噪声和多种噪声水平影响下CONTIN算法和迭代CONTIN算法对单分散和双分散颗粒系的反演结果.研究表明,迭代CONTIN算法与CONTIN算法相比,在反演分布峰值位置、峰宽度、峰对称性、双峰识别能力以及抗噪声干扰等方面都具有明显优势.

基于一阶径向畸变的针孔摄像机模型,提出了一种新的线性三步摄像机定标方法,即通过径向排列约束计算摄像机参数的旋转矩阵、X轴平移矢量和Y轴平移矢量;根据透视投影的交比不变性解算一阶径向畸变参数;利用求得的摄像机参数建立有效焦距和Z轴平移矢量的线性方程,采用最小二乘法得到线性解.实验表明,该方法简单快捷,具有较高的标定精度,解决了原有算法采用非线性搜索寻优可能存在的解不稳定性等问题.

提出了一种快速、高精度的相位式激光测距方法.采用带有独立电路的内、外光路替代传统机械转换光路的方法,提高了测量速率.采用双发射频率,既扩大了量程,又保证了测量精度要求.使用单片机、复杂可编程逻辑器件CPLD进行数据处理与逻辑控制,简化了电路设计,提高了系统的稳定性.实验测量速率达到5Hz,测距精度3σ小于65.7mm,稳定度3ε小于6.6mm.

分析了标定样本数据的不确定度对线结构光传感器标定精度的影响,利用矩阵扰动理论和一阶不确定度分析理论,给出线结构光视觉传感器模型中映射矩阵参数不确定度的评估方法,并建立了从标定样本数据不确定度到标定不确定度的传播模型.利用蒙特卡洛统计法进行了仿真验证,结果表明所建立不确定度传播模型的有效性,为线结构光传感器标定精度的评估提供了依据.

针对如何提高舰船的导航精度的问题,提出了一种Kalman滤波天文定位算法.该算法根据天文三角形理论,在确定的时间内,利用恒星的赤经、赤纬以及利用光电经纬仪(或其他测量设备)输出的高度角、方位角等信息实现天文定位,并建立了舰船动力学模型.采用稳健估计对Kalman滤波模型进行处理, 解决了滤波模型中非零均值系统白噪声的处理问题.采用该Kalman滤波对恒星的高度角数据进行滤波,实验结果表明,噪声为1'时定位误差由0.041253°降低为0.010394°,该算法提高了测量精度,抑制了测量噪声,有效增强了天文定位的可信度.

针对无人机遥感有效载荷的特点,利用系统集成的方法,设计了一套实用的无人机大面阵CCD相机遥感系统.介绍了系统的相机机身,光学镜头,面阵CCD后背,控制计算机以及这些组件的匹配关系.最后介绍了面阵相机的减振系统.所研制的系统在Y-12遥感飞机上进行了搭载飞行试验,获得了符合要求的图像.

本文提出一种快速实现H.264运动估计的算法.该算法利用视频图像中存在大量空/时域冗余这一特点,在运动估计过程中引入预判空间相关性和时域稳定性的方法,节省了大量不必要的计算步骤.试验结果表明,该算法运动估计时间仅为JM84的30.3%,峰值信噪比(PSNR) 仅降低1.1%,码率平均增加3.95%.

在简要分析了当代几种典型的并行处理系统结构后,提出使用4颗TI公司高端数字信号处理器-TMS320C6416构建一种新型的并行图像处理系统.该系统通过一个同步四口SRAM和PCI总线构成互连结构,兼有紧耦合并行系统和松耦合并行系统的优点.然后,在所设计的并行硬件平台上,通过理论计算和实际的图像处理算法给出了包括点对点通信开销、加速比等在内的并行系统性能指标.最后,针对系统的性能瓶颈,进一步给出了提高系统性能的一些建议.