电晕放电对电力系统的危害巨大,因此有必要对电晕进行检测.电晕放电产生的紫外线波长为200~400 nm,为了实现电晕放电位置的准确定位,利用240~280 nm 这一日盲波段设计了一种日盲紫外成像系统.借助高分辨力镜头、中心波长为254 nm 的窄带日盲滤光片和外部采集盒,系统实现了图像采集、图像融合和图像输出的功能.在温度25℃的晴天,对10 m 外的高压设备进行成像实验,获得了比较清晰的背景图像、紫外图像和融合图像.同时,在实验室里利用针尖放电模型模拟电晕放电试验,融合采集到的电晕和可见光图像.实验结果验证了系统原理的正确性.

目前偏振光导航传感器大多以POL-神经元模型为基础,误差主要来源于通道间信号增益差异,以及检偏器阵列的相对角度误差.为了提高偏振罗盘信息的检测精度,提出了一种独立通道偏振罗盘信息检测方法.利用三个相互独立的偏振光检测通道测量大气偏振信息,获取航向角信息.并且,结合分时复用技术,设计了独立通道偏振光导航传感器,提出了相应的标定方法和误差补偿算法.实验结果表明,独立通道偏振光导航传感器能够显著降低偏振罗盘信息检测误差,补偿后传感器误差在±0.05°以内.

线阵CCD广泛用于弱光的检测,但设置不当容易使器件工作进入非线性区.本文就其光电响应的两个因数-光强和积分时间,分别设计了实验并验证了CCD 工作的非线性效应.利用LED 的光通量?电流响应特性,研究了用LED 发光来测定CCD 输出与光强之间的关系;用标准灯照明,通过改变积分时间研究CCD 输出与积分时间之间的关系.观察两个实验结果,采用晶体管模型来分析CCD 的光电响应特性,分别对线性区和非线性区做了对比.结果表明,线阵CCD 的非线性效应明显,实际应用中应充分利用其优异的线性响应特性.

为改善雷达光电跟踪系统目标运动参数估计性能,提出了一种考虑测速无偏转换的数据融合算法.基于雷达多普勒径向速度量测与光电跟踪系统角速度信息,推导了测速信息在笛卡尔坐标系下的无偏转换量测,分析了转换后量测噪声的统计特性,给出了基于解耦序贯更新滤波的数据融合算法.仿真表明,本文方法改善了目标运动参数估计精度,提高了速度分量估计误差收敛速度,研究结果亦可为航迹起始、目标威胁度初判提供参考.

由于受到海岸景物和海面波纹等复杂海况的影响,基于可见光海面图像目标检测是一个技术难点.本文提出一个结构随机森林检测海面目标的方法.该方法首先基于图像块构建随机森林,然后将结构学习策略用于随机森林的预测输出空间,在样本空间训练随机森林,最后通过随机森林将图像块分类为海面图像的目标区域与背景区域.实验结果表明相对Canny 算子,Threshold-Segment 算子,Salience_ROI 算子,文中方法在海面图像目标检测中取得了更高的检测率,且计算开销较小.

在飞行试验中光电经纬仪主要用于获取飞机及外挂物的运动参数,由于被测目标距离较远或被遮挡时难以快速捕获目标,通常需要利用外引导方式辅助光电经纬仪进行对目标的捕获.飞机上加装GPS 接收机后,可实时获取其大地坐标数据,对该数据实时采集并通过PCM 遥测通道进行编码传输,地面接收该信号能够解调出飞机的实时位置坐标.通过在光电经纬仪上集成遥测PCM 接收通道,实时接收机载下传的PCM 信息流,提取出飞机的大地坐标数据,经数据处理后转发给光电经纬仪控制系统,驱动光电经纬仪快速捕获目标,从而能够实现对光电经纬仪的外引导.通过对引导数据的分析表明,引导精度能够满足光电经纬仪对目标快速捕获的需求,利用该技术在实际应用中取得了良好效果.

针对大多数CFAR 算法在检测舰船目标时受滑动窗口的限制,检测耗时长、效率低和易造成漏检等问题,提出一种将自适应窗口与CFAR 算法结合的舰船目标检测方法.首先利用目标的全局显著性找到其大致位置,根据目标区是否满足自适应窗口设置条件分别进行处理:采用剔除掉目标干扰的背景参数检测内部目标;采用检出目标与整体背景参数双重筛选边缘目标;最后将两部分合并进行后续处理.实验结果表明,本文方法能够准确快速地定位目标区域,且能精确检测并刻画目标形状,取得了较为满意的检测结果.

针对混合网格变结构多模型算法中用于描述目标运动模式的加速度估计不准确引起跟踪精度下降的问题,本文提出了一种基于“当前”统计模型(Current Statistics,CS)的混合网格多模型算法(Hybrid Grid Multiple Model,HGMM).该算法以基于“当前”统计模型估计得到的加速度均值为依据进行网格划分,在线生成目标可能的模型集合,采用交互式多模型算法进行目标跟踪.在一般机动及强机动场景下进行了算法性能测试分析,仿真结果表明,该算法提高了对机动目标的跟踪精度.

表面等离子体共振(SPR)传感器广泛应用于生物分子的免疫反应检测.针对自行研制的角度扫描型SPR 传感器,根据Langumair模型开发了动力学检测和动力学数据分析软件系统,提出了一种采用多项式拟合和质心法相结合的数据处理方法,该方法可有效抑制免疫反应检测过程中噪声、环境温度和机械振动等对SPR 共振角测量的干扰.检测小鼠抗原、抗体免疫反应动力学,求出其结合速率常数ka≈2.05×104 M-s-、解离速率常数kd≈0.005 s-,验证了该装置和数据处理方法的可行性.该方法能有效提高角度扫描型表面等离子体共振传感器的精度和抗干扰能力,具有良好的应用和推广价值.

针对大视场线阵CCD图像不均匀现象,提出了一种基于图像像素灰度补偿的均匀化方法.首先分析并计算线形目标上不同坐标位置的微小面元在线阵CCD 上产生的辐射照度,并由此推导线阵CCD 面元上不同像素灰度值与中心像素灰度值之间的关系,进而建立大视场线阵CCD 像面上像素的灰度补偿模型,实现大视场线阵CCD图像快速均匀化的目的.对大量线阵CCD 采集的高速路面图像进行了处理,结果表明我们提出的方法具有较强的可行性、鲁棒性和实用性.

针对亟需矿用火灾烟雾传感器检定装置的需求,提出矿用烟雾传感器的检定方法.根据朗伯比尔定律,将检定装置测量的遮光率推算到1 m 厚度烟雾遮光率;运用激光散射测量原理,提高低浓度烟雾的测量灵敏度;采用高速同步触发烟雾传感器和外部光功率计的标定方案,解决无标准烟雾试样的困难.实现一套检定装置,主要由烟雾发生器、激光测量单元、处理电路等组成,具有响应快、测量精度高、灵敏度高等优点,也适用于地面消防用粒子型烟雾传感器的检定和传感器出厂校准.

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)其光导天线产生的信号与背景噪声相比极其微弱,需要采用锁相放大技术对信号进行放大处理.根据锁相放大的基本原理和太赫兹时域光谱系统的特点,设计出了基于AD630 的可编程THz-TDS 锁相放大系统,该系统能够根据使用要求提供合适的中心斩波频率和带宽值.通过实验得到了由模拟开关控制的可编程带通滤波器在不同中心斩波频率处的输出值和带宽的关系曲线,并通过模拟实验验证了系统对微弱信号的探测能力.最后,在光学延迟线移动速度为1 500 μm/s,连续扫描的情况下,采集到的THz 信号的信噪比在50 dB 左右.结果表明,该系统具有中心斩波频率和带宽可调,锁相效果好,体积小,便于太赫兹仪器的集成化等优点.

对于双目视觉立体匹配算法,先验的视差范围估计是影响算法匹配效果和运行时间的重要因素.在双目视觉系统的实际应用中,匹配视图之间的视差范围通常随场景的变化而不断改变,因此需要对视图间的视差范围进行有效的自动估计.针对此问题,开发了一种双模相机,可分时采集场景的灰度图像和深度图像,该深度图像与灰度图像有相同的空间分辨力.在双目视图匹配过程中,通过引入深度图的信息,可约束每一个待匹配像素的视差范围.对于实验室内采集的普通视图对,本文方法相较以视图间视差最大、最小值为约束的方法,匹配速度提高3倍以上,匹配误差减少2%,有效提高了匹配的可靠性和普适性.

为了克服以往晶体旋光率测量方法存在误差大、精度低、实用性差等不足,提出了一种基于液晶相位可变延迟器(LCVR)的石英晶体旋光率测量方法.改变液晶相位可变延迟器所加驱动电压,精确控制液晶相位延迟量,对偏振光进行调制.通过偏振光调制法测量斯托克斯(Stokes)参量,从而实时、准确地测量石英晶体旋光率.采用PIN 光电二极管对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集.将采集到的数据进行处理并显示.实验结果表明,该方法的测量精度为0.57%.

近年来,随着我国汽车保有量的不断增加,汽车的车身尺寸检测成为了汽车运行安全检测的重要内容.传统的人工测量方式精度差、效率低.结合汽车表面的图像信息,通过图像边缘检测、区域标记滤波、图像的配准与融合和边缘定位,提出了一种车辆长度尺寸的视觉测量算法.经过车辆长度的测量实验,结果表明该算法测量的相对误差达到1%,耗时低于3 s,实现了车辆长度尺寸测量的准确性和快速性,为车辆综合性能检测和智能交通系统提供了一种有效的补充.

为了提高大气层外飞行器脱靶量的光学测量精度,提出了一种基于多测站同帧画幅数据的脱靶量处理算法.首先给出了光学测量脱靶量的基本原理;其次分析了各种角度误差对大气层外飞行器脱靶量测量的影响;然后建立了基于多测站同帧画幅数据的节省参数算法,并进行了脱靶量精度分析;最后给出了典型情况下的仿真结果.仿真结果表明:对大气层外飞行器脱靶量进行光学测量,必须修正CCD 曝光时延误差和焦距误差,通过充分利用多测站冗余同帧画幅数据可以提高脱靶量测量精度.