介绍了一种将脉冲半导体激光器发射系统中的脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时,激光器封装引腿产生的电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化,导致能量损失。为得到上升时间短,波形半宽窄,峰值功率大的光输出,改进了激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内,使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证表明,改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下,改进后的模块在光脉冲宽度为4.5 ns时,峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。测试了激光器模块U-P曲线,得到了脉冲宽度7 ns左右,峰值光功率176 W的光脉冲输出。

为了提高白光下人眼的视觉质量,设计了一款折射/衍射球柱有晶体眼人工晶体 (PIOL)。根据实际人眼的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差,运用Zemax光学设计软件,构建了个性化眼模型;然后,运用该模型,设计了球柱PIOL和折射/衍射球柱PIOL。研究表明:与球柱PIOL相比,折射/衍射球柱PIOL能够全面提高人眼的白光调制传递函数(MTF)和非中心波长下的MTF,有利于获得良好的视觉质量。研究还表明:折射/衍射球柱PIOL只需要在4 mm区域设计二元面就能够满足要求。最后,分析了加工工艺问题。折射/衍射球柱PIOL在先进视觉矫正方面具有潜在的应用价值。

考虑角膜面型的非球面特性,应用光学设计软件Zemax,从光学成像角度提出了结合人眼光学模型的角膜双二次曲面模型的建立方法;结合国人正视眼和近视眼的有关实测数据和分析结果,以人眼的波像差为评价函数,对初始模型眼进行优化,给出了符合我国人眼特点的正视眼和近视眼模型中的角膜模型。讨论了矫正近视的矫正眼模型中的角膜理想模型和可用于角膜屈光手术中的切削模型,切削深度的最大值在角膜中心处,约26.5 μm。结果表明:基于人眼光学模型的角膜双二次曲面模型,符合角膜的面型特点,适合临床实际应用,可为波像差引导的个性化角膜切削方案提供更适用的数字化模型。

为了满足世界空间紫外天文台中的有效载荷长缝光谱仪(LSS)的设计要求,设计了LSS主结构并对主结构的优化设计方法进行了研究。建立了以结构频率要求为约束条件,以结构质量最轻为目标函数的LSS结构优化模型。采用ANSYS软件作为结构分析器,提出一种新的更新蚁群路径信息的策略,并使用这种改进的蚁群算法作为优化器,构建了一种组合的结构优化方法。应用这种优化组合方法对LSS主结构进行优化设计,并与ANSYS零阶优化方法的优化结果进行比较。计算表明,优化组合方法得出的质量比ANSYS零阶方法降低约7％,使主结构质量相对于初始质量减少约25％,基频达到82.3 Hz,满足了设计要求。组合方法结合了改进蚁群算法和ANSYS软件两者的长处,可应用于其它类似工程结构优化。

针对周视红外搜索系统对目标的搜索定位问题,提出了一种新的目标定位模型,推导了定位误差公式。在建立这种目标定位模型的推导过程中,分析了影响目标搜索定位的主要因素,如搜索站站址误差,各站对目标定位的方位角误差、俯仰角误差以及目标距离等。采用矩阵分析并利用提高数据冗余的方法推导了目标的三维坐标及相对各搜索基地的距离值的表达式,由此加快了计算目标定位误差的处理速度。最后,通过仿真试验并利用定位误差的三维几何分布(GDOP)图分析了三站、正方形四站、菱形四站及五站模式的周视搜索系统对目标的定位误差及分布规律。结果表明,针对周视红外搜索系统,这种新的算法中正方形四站模式与其它几种模式相比具有最高的精度。

设计了一种便携式高集成度超光谱成像系统,其特点是将系统中的所有光学元件固化在两块胶合而成的普通玻璃表面。介绍了系统的结构原理与设计思想,给出了设计实例及像质评价。优化设计的超光谱成像光学系统由3个同心球面光学元件构成,曲率中心与入射狭缝、CCD接收器位于同一平面内,系统尺寸＜30 mm×30 mm×30 mm。光学系统在可见光波段(0.4~0.8 μm)工作,相对孔径＞1∶2.5,放大倍率为1∶1,无色畸变,谱线弯曲仅为几个纳米,满足物方和像方远心,成像质量接近衍射极限,光谱分辨率高、稳定性好,适用于航天、生物医学等领域。

针对望远镜发射系统承载空间与承载质量的限制与大口径、高分辨率反射镜使用需求之间的矛盾,开展了轻质柔性薄膜反射镜地基试验研究,实现了静电拉伸式薄膜反射镜的精确成形控制。针对口径为300 mm的同心环分布式电极静电拉伸聚酰亚胺镀铝薄膜反射镜,基于泊松方程的薄膜小变形近似求解,并通过确定每环电极对面形的影响函数来确定分布式电极对反射镜薄膜成形的控制矩阵,进而利用最小二乘法求得了分布式电极对面形精确控制所需的分布电压。用ANSYS有限元分析法对比结果,分析相关误差并总结控制方法。结果显示,在薄膜中心变形量超过2.5 mm以后,基于泊松方程的理论求解和ANSYS有限元分析结果相差很大,计算面形与理想面形偏差也很大;认为只有综合运用数值计算和有限元分析,通过确定分布式电极对面形的控制矩阵,运用最小二乘法求解分布式电压,才能准确地实现薄膜小变形面形的预知和控制。

为了满足光谱辐射遥感器的定标需求,研制了一种新型的外部导入激光的积分球辐射源。这种积分球辐射源不仅完全满足辐亮度响应度定标对定标光源的要求,而且可以对高光谱、超光谱仪器的光谱辐射响应度进行精细扫描。通过导入单波长激光对积分球辐射源的基本辐射特性进行了研究,测试结果表明,这种积分球辐射源的辐亮度非稳定性在0.5 h内为0.09%;平面非均匀性在积分球出口中心Φ63 mm内为0.16%;±22°范围在水平面内和垂直面内的角度非均匀性分别为1.8%和0.7%。由于其具有光谱辐通量高、单色性好、波长准确性高、可宽波段调谐等优点,可以在辐亮度模式下直接标定仪器的光谱辐亮度响应度。

针对用运动补偿增加成像光谱仪能量积分时间的情况,推导出了其地面分辨率和望远系统焦距选择的一般表达式。运动补偿成像光谱仪地面分辨率与指向反射镜转角成反比关系,转角大时地面分辨率低,反之亦然。给定成像光谱仪探测器像元尺寸为20 μm,飞行轨道高度为600 km,光线摆角≤30°,以星下点、最大摆角和整个运动补偿段地面分辨率中值为30 m为依据来计算望远系统的焦距,求得望远系统焦距为400、470、435 mm,并给出了此时的地面分辨率相对比值与光线摆角的关系曲线。对于积分时间一定的情况,推导出指向反射镜的反扫角速度公式。结果表明:指向反射镜反扫角速度是卫星运动速度、飞行轨道高度、对目标进行凝视测量时光线的提前摆角、飞行时间及地球半径的函数,改变指向反射镜反扫的角速度,可使积分时间增大N倍。

由于发光二极管(LED)光束的准直度对光电编码器性能影响很大,研究了LED光束的准直特性。分析了光源辐射角对光栅光通量的影响;运用图像旋转理论和频域分析方法,导出了莫尔条纹透光特性函数式,揭示了光源准直度参数对莫尔条纹函数特性的影响。获得了与光束准直度相关的不同透光缝宽度下的莫尔条纹仿真波形,分析了光源准直特性指标对莫尔条纹对比度以及光栅间隙的影响。理论计算结果表明,当透光缝宽度减小5 μm时,莫尔条纹图像的对比度下降17.66％,实验结果与理论仿真波形吻合,表明文中提出的莫尔条纹函数式可为高精度和高可靠性编码器设计和生产提供参考。

为了控制透射式旋转对称光学系统中的偏振效应,提高系统的光学性能,对该系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,用偏振光线追迹法导出了该系统偏振像差的计算公式。对影响偏振像差的因素进行了分析,提出了透射式旋转对称光学界面产生的偏振像差的影响因子。最后,对一望远物镜进行了偏振像差分析,结果显示,入射角为18.77°时所产生的偏振像差是入射角为7.86°时的5.5倍;镀有膜系Layers2时的偏振像差比镀有MgF2膜时减小了约30％;λ=1.1 μm时的偏振像差约为λ=0.55 μm时的10倍。分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的透射式旋转对称光学系统,要想提高其光学性能,必须控制偏振像差。尽可能减小入射角的大小,将薄膜设计和光学设计结合起来,通过减小偏振分离的方式来降低系统中的偏振效应,是控制光学系统中的偏振像差的有效措施。

对四象限光电探测器的信号处理方法进行了研究。分析了用四象限光电探测器获得光斑参数的方法,研究了其各项指标及误差来源,提出了一种新的采用微动法的四象限光电探测器光斑参数的计算方法,并与传统方法进行了比较。采用微动法获取四象限光电探测器的光斑参数,不仅能够得到光斑的光心坐标,还能够计算出传统方法得不到的光斑的半径,增加了信息量。与传统的方法相比,该方法具有误差与光斑中心位置、光斑半径无关的优点。理论分析、仿真和实验都证明,采用四象限光电探测器获得光斑参数的方法具有相当多的优点。获得的参数由两个增加到三个,采用Φ30 mm的GaAs-PIN四象限探测器时,最大误差由18%减小到1.2%以下,将其应用于车辆间大气激光通信光电精定位系统中证明,响应时间可减少30.75%。

考虑固着磨料加工工艺其固着磨料与工件相对运动关系固定,有利于精确加工,提出了采用该工艺加工碳化硅反射镜的方法,利用大颗粒金刚石磨料快速加工出了较好的镜面质量。在工艺实验中,分别测得了W7,W5,W3.5,W1.5固着磨料丸片在特定转速和压力下对碳化硅材料的去除特性。对多组去除量曲线的分析表明,此工艺不仅有着较高的去除率,而且稳定性良好。对表面粗糙度测量的结果表明,使用W7丸片即可获得粗糙度为42.758 nm rms的镜面。减小所用丸片的粒度,工件表面粗糙度随之减小,使用W1.5丸片抛光后,最终获得了粗糙度为1.591 nm rms的光滑镜面。实验结果表明,固着磨料加工碳化硅反射镜工艺在粗研、精研、粗抛等加工阶段内可以取代传统的散粒磨料加工工艺。

提出了一种利用超磁致伸缩材料(GMM)智能构件精密加工活塞异形孔的方法。采用一种神经网络前馈复合离散滑模变结构控制策略,实现GMM智能构件的精密位移控制,消除了GMM智能构件迟滞非线性的影响。将智能构件的输出位移及其变化率作为小脑模型神经网络(CMAC)输入,构件的输入电流作为网络输出,利用CMAC在线自学习能力建立GMM智能构件的迟滞逆模型;通过离散滑模变结构控制器来消除神经网络的建模近似误差以及外界干扰。仿真结果表明,此控制策略能在线建立智能构件的迟滞逆模型,消除迟滞非线性的影响,控制误差降低到1.5%以内,可实现智能构件的精密位移控制。

为了研究大规模集成电路存储器的总剂量辐射效应,分别对SRAM和ROM两种存储器进行了60Co γ总剂量辐射实验。结果表明,这两种器件是对总剂量辐射效应敏感的器件,失效阈值在10~15 krad(Si)之间。实验还表明,研究SRAM、ROM的总剂量辐射效应,只对数据存取功能进行测试是不完善的,器件的静态功耗电流与动态功耗电流也是总剂量辐射效应的敏感参数,应该作为总剂量辐射效应失效阈值的有效判据。根据器件结构与实验结果,分析了SRAM和ROM器件的损伤机理,认为CMOS SRAM的损伤主要源于辐射产生的界面效应;而浮栅结构ROM的损伤则源于辐射产生的氧化物陷阱电荷与界面陷阱电荷。

设计了一种基于单片DSP的旋变轴角解码与激磁系统并进行了实验验证。由于轴角解码中反正切运算需要很大运算量或很多数据空间存储查表值,甚至需要外扩存储芯片,因此,提出一种反正切运算补偿成分区间的线性运算求角方法。同时,在保证测角精度的基础上降低旋变激磁的电压幅值,从而实现了旋变轴角解码与激磁系统的高集成度与低功耗。实验结果显示:测角精度可达0.013°,框架电机速率精度达到0.000 4°/s。体积、质量、功耗与原激磁电源模块JD20-D15C36MK和轴角解码模块19XSZ2413相比均减少80%以上,很好地满足了航天应用小体积、轻质量和低功耗的要求。

为了缩短姿控飞轮控制系统的设计周期和快速验证设计方案的可行性及有效性,在分析姿控飞轮电机本体数学模型的基础上,结合该姿控飞轮控制系统所采用的加速控制、制动控制、换相控制,建立了姿控飞轮控制系统模型。针对姿控飞轮的共性问题:飞轮过零响应问题,以速度模式下的指令响应为例分析了调压调速控制方式与调压调速结合反接制动方式下的飞轮速度、电流、端电压以及力矩响应。分析结果表明:在0.025 Hz的速度指令下,调压调速结合反接制动方式具有更好的过零响应。

为了实现在大幅面基底上制作微纳结构,开发了一种新型的分布微区微纳米压印技术和相应的设备。介绍了分布微区微纳米压印的技术设想,并以提高压印稳定性和设计可旋转压印头为目标,设计了气动驱动装置和压印头结构。然后,通过实验检测了平台运动精度,并在碳酸聚酯材料上热压印了周期为400 nm的光栅。最后,以背光模组用光扩散片为应用实例,介绍了分布微区微纳米压印技术与设备的可能应用领域。实验结果表明,在1 m的行程范围上,平台位移精度可达100 nm,压印头旋转角度为-90°~90°,压印深度可由加热温度和驱动力大小控制。制作的扩散片厚度为125 μm,扩散半径为5 mm。微区微纳米压印技术和设备特别适合大幅面光学衍射图像和平板显示器件的微结构制作。

设计并给出了一种对轴径向和轴向同时进行支撑的超声波轴承结构,并测试了轴的最大转速。分析了轴承表面超声辐射压力的形成以及超声波轴承的工作原理,在此基础上设计了双向支撑超声波轴承机构,测试了不同悬浮间隙下轴的最大转速。实验结果表明:在轴重85.5 g、悬浮间隙为8.53 μm时,轴最高转速达到了8 946 r/min;说明双向支撑超声波轴承结构可以实现对轴的悬浮支撑,且悬浮间隙越小,轴承对轴的支撑刚度越大,轴的工作稳定性越好,转速越高。

研究了装配控制和软件架构等微装配的重要环节,分析了微装配的具体需求、工作流程和人机交互,提出先看后动的微装配控制模式。采用由任务层、策略层和行为层组成的分层控制架构,建立了基于显微机器视觉的微装配平台。围绕可复用性要求,分析软件中核心类的结构和对象间关系,采用面向对象的聚集关系构造任务层和策略层中的主要对象,最终实现了微装配控制软件。基于本文的控制方法进行了微装配实验,所装配的微系统为微挠性摆动系统,由6个微小零件组成,所有零件上均无人工标。对其关键技术指标的测量和对比结果表明:自动装配与手动装配的同轴度误差平均值相近,而对称度误差平均值有所改善,自动装配的各项指标不确定度优于手动装配,装配的微系统其一致性有明显改善。本文提出的控制方法可有效地用于复杂微系统的装配,且具有较高的人机交互性、鲁棒性和可复用性。

对结构光三维扫描检测系统的拼接技术进行了研究,建立了两个待拼接点云之间的对应关系,提出用继承与优化算法进行点云的精确拼接。阐述了算法原理,通过建模获取拼接过程中的旋转和平移参数,提出并分析了拼接的实现过程。采用光栅投射式三维扫描仪获取某型号汽车防雨板的6组点云数据,用提出的算法进行点云拼接,利用多分辨率层次精度分析法对拼接结果进行误差分析,并与最临近点迭代法在拼接精度、收敛速度和耗时上进行了比较。实验结果表明:继承与优化算法可实现海量无序点云的精确拼接,拼接的标准偏差<0.10 mm,两点云对拼接时间<2 s,所需迭代次数比ICP方法减少5次以上。

对惯性、重力匹配组合导航算法进行了描述和分析,提出了一种新的基于相关极值的重力匹配辅助导航算法。该算法对数字重力图进行细化,运用约束条件在重力图寻值过程中有效地剔除了大量的干扰数据,改进并优化了基于相关极值的传统重力匹配算法。仿真结果表明,该算法将惯导数据误差由10-2减小了1~3个数量级,较好地抑制了重力数据误差的影响并提高了匹配精度;将高达1015的计算量减少到了107,大大提高了重力匹配的速度,达到了实时导航的目的;同时也有效地消除了厄缶(Etvs)效应对重力匹配的影响,更适合于水下导航的实际需要。

为了满足微电子制造技术中不断提高的刻线边缘粗糙度测量与控制精度的要求,对使用原子力显微镜(AFM)测量刻线边缘粗糙度的影响因素进行了研究。基于图像处理技术从单晶硅刻线样本的AFM测量图像中提取出线边缘粗糙度,并确定出其量化表征的参数。然后,根据线边缘粗糙度测量与表征的特点,对各种影响因素,包括探针针尖尺寸与形状的非理想性、AFM扫描图像的噪声、扫描采样间隔、压电晶体驱动精度、悬臂梁振动以及线边缘检测算法中的自由参数等进行了理论和实验分析,并分别提出了抑制及修正的方法。研究表明,在分析各种可能导致测量误差的影响因素的基础上,消除或减小其影响,可以提高刻线边缘粗糙度测量的准确度,为实现纳米尺度刻线形貌测量的精度要求提供理论与方法上的支持。

提出一种太阳敏感器测量坐标系与立方镜坐标系转换矩阵的标定方法。该方法首先利用太阳模拟器和两轴转台对太阳敏感器测量坐标系与转台坐标系进行标定;然后,利用光阑接受屏和CCD图像瞄准定位系统,对立方镜坐标系和转台坐标系进行标定;最后,以转台坐标系作为中间坐标系计算出所述两坐标系的转换矩阵,从而将太阳敏感器测量的太阳视线方向间接转换到立方镜坐标系。实验结果表明,两坐标系转换矩阵的标定精度优于4″(1σ),满足太阳敏感器测量精度要求。该方法不需要精准的加工和安装工艺,同时对两坐标系转换矩阵的标定也不需要太阳敏感器测量坐标系与转台坐标系保持一致,易于实现,具有实用价值。

针对红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性多点校正过程中涉及的数据量大,难于实现实时校正的特点,提出了利用Altera公司的单片可编程系统(SOPC)对红外焦平面阵列进行多点实时校正的方法。利用SOPC的NiosII处理器定制指令功能,实现了软件算法的硬件化,有效提高了红外焦平面阵列实时非均匀性校正速度。实验结果表明:对相同的多点校正算法,利用SOPC硬件实现算法的校正速度比TMS320C6201 DSP硬件快1.5倍,且校正过程简单灵活,图像效果理想,能够很好地满足红外焦平面阵列实时非均匀性校正要求。

根据视觉信息处理的分模块性原理,研究了复杂光照下的颜色恒常性,给出了一种两步法颜色恒常彩色图像增强算法。利用边缘附近像素估计原图像的偏色信息,采用白平衡的方法对偏色图像进行偏色纠正。然后,根据RGB颜色空间三分量的颜色相关性特点,获取亮度增益曲面并对彩色图像的RGB三分量进行同比增强得到最终的彩色图像。在SFU数据库进行了实验,结果表明该算法的对比度是原图的4倍以上,且亮度改变适中。该算法克服了传统颜色恒常性的不适定问题,对于存在偏色、低照度等复杂光照下的图像均能较好地保持颜色的恒常性,同时能有效提升图像的对比度和亮度。

为了克服基于“当前”统计模型的交互式多模型算法难以恰当地确定当前模型的概率,以及系统参数amax和a-max在跟踪过程中不能自适应调整的缺点,提出了一种基于自适应模糊逻辑的多模型跟踪算法。介绍了基于“当前”统计模型的交互式多模型算法,给出了算法的基本步骤。在“当前”统计模型算法基础上,提出了一种基于自适应模糊逻辑的多模型跟踪改进算法,采用模糊推理给出了模型的选择概率,以提高跟踪的速度;同时,采用蚁群算法对设计参数进行优化,以提高跟踪的精度。最后,将所设计的基于“当前”统计模型的多模型改进算法用于机动目标的跟踪仿真。实验结果表明:改进的算法使得跟踪精度提高了20%左右,机动目标跟踪一次仿真时间为0.047 s,基本满足高速、高精度跟踪目标的要求。

为了提高分类精度,提出一种基于奇异点和隐马尔可夫模型(HMM)融合的指纹分类方法。分别对基于奇异点的指纹分类方法和基于HMM的指纹分类方法的信任度函数进行分配,利用证据理论求得两种方法联合作用下的基本可信度分配值。最后,根据纹形模式判定规则,选择具有最大支持度的目标完成指纹纹型分类。利用提出的方法在国际指纹竞赛数据库上做了测试,总的纹型辨识平均正确率可达94.5%,识别结果优于奇异点分类方法和HMM分类方法,具有一定的实用价值。

采用光切扫描法提出了一种基于规则化点云数据的鞋楦定制算法。将规则化点云拟合为NURBS曲线后,在划分的各特征段内分别根据脚型对标准鞋楦进行整体缩放实现局部修改;然后,用基于能量优化原则同时修改控制点和权因子的方法,对标准鞋楦进行自适应修改来实现鞋楦的数字化定制。利用该算法对特定脚型进行自动化鞋楦定制,由脚型扫描至生成定制鞋楦模型的时间在120 s之内。根据此算法完成的定制鞋楦能够满足鞋楦美观性和舒适性的需求,并且缩短了常规手工定制鞋楦的时间。

通过融合颜色和边缘特征并进行目标真实性验证研究车牌的定位,提出了融合颜色特征与灰度边缘特征的车牌定位算法,解决了复杂环境下车牌定位困难的问题。车牌具有固定的颜色搭配和丰富的字符边缘,融合二者的定位算法可提取出所有侯选目标。利用车牌伴生与互补特性进行目标真实性验证,实现带反馈的定位,提高了定位准确度,适用于复杂环境下目标数量、类型不确定的车牌目标检测。对复杂环境下获取的981幅彩色图像进行实验,实验结果表明,车牌目标定位准确率超过了99%,验证了算法的有效性。

提出了一种异速像移补偿算法,解决了航空相机斜视工作时成像靶面的异速像移补偿问题。当载机侧身飞行时,航空相机会处于斜视状态,成像靶面上会同时出现多个不同大小的像移量,生成复杂的运动模糊图像。提出的方法通过对异速像移产生机理的分析,根据像移量的不同将图像分成多个区;然后将各区图像继续细分到像素线来提高算法的运算效率;最后,用一维维纳滤波并行处理各像素线,将处理结果合并成结果图像。实验表明:运用本文算法的并行方案在GPU平台下17.11 ms内能恢复一帧2 048 bit×2 048 8 bit斜视模糊图像,恢复结果的峰值信噪比(PSNR)达到30.469,图像细节得到有效恢复。

建立了基于机器视觉的踏面缺陷检测系统,研究了该系统的踏面缺陷图像区域提取技术。采用基于平稳小波自适应阈值算法提取踏面区域;然后,根据踏面剥离缺陷图像特征,利用基于分块思想的粗定位和精定位组合的方法提取剥离图像区域;最后,根据踏面擦伤缺陷图像特征,利用基于踏面边缘线扫描搜索擦伤区域的方法提取擦伤图像区域。用两个实例验证了提出方法的有效性,实验结果表明:系统对剥离和擦伤两种缺陷的漏识率分别为8.3%和5.3%,误识率为5.1%,从而为后续特征提取和缺陷识别奠定了基础。

为了克服三角形识别算法中三角形因特征维数较低带来的冗余匹配问题,对该算法进行了改进。在利用标记法进行三角形识别的基础上,引入三角形以外的第四颗星,并以其为顶点,与三角形构成假想的四面体,顶点与底面三角形3个点的角距既可作为识别特征量,也可用于检验识别的结果是否正确。识别算法以星对角距作为主要识别特征,增加星等差为辅助识别特征,减少了对冗余数据的存储,使导航特征库的容量仅有0.4 Mb。在识别过程中,利用散列查找法对识别特征构造散列函数,减少了对导航特征库遍历比较的次数和时间开销,加快了识别过程,平均识别时间为0.43 ms。仿真实验结果表明,该识别算法在较大位置和星等误差时具有较短的识别时间和较高的识别率。

考虑二维双树复数小波变换(DTCWT)具有良好的平移不变性和方向选择性,基于当前系数与父系数及邻域系数间的关系,构造了DTCWT图像去噪阈值计算公式,提出了一种去噪方法,PNDTCWT。该方法在对图像进行二维DTCWT变换后,利用阈值公式,根据当前系数和父系数及相邻系数计算收缩阈值,对当前系数进行去噪处理。最后,经过二维DTCWT反变换,得到去噪结果。实验结果表明,PNDTCWT的噪声抑制效果明显优于各种基于DWT的去噪方法和其他DTCWT去噪方法。与基于父系数的DTCWT去噪方法相比,PNDTCW的峰值信噪比(PSNR)平均提高了0.5 dB左右。从视觉效果来看,PNDTCW能在去噪的同时较好地保留图像细节,物体轮廓显得比较平滑,不存在传统DWT算法中的混淆现象。

针对分布式视频编码系统中虚拟信道的时域动态特性,提出了新的解码端帧级虚拟信道模型的动态估计算法。利用边信息内插阶段所获得的双向运动矢量,对当前帧前后的关键帧进行运动补偿,通过前后关键帧的运动补偿误差来估计当前帧的虚拟信道模型。针对虚拟信道的空域动态特性,还提出了子块级虚拟信道模型的动态估计算法。通过对视频帧进行分块,然后对每个分块都进行参数估计,即可动态地完成各子块对应的虚拟信道模型的估计。实验证明,对于不同运动特性的序列,所提出的虚拟信道模型可使系统的率失真性能提高0.5～1 dB,有效地降低了视频编码系统的传输码率。

针对深度图像中的拉伸特征,提出一种基于体素连通性和区域生长的快速提取方法。利用线性八叉树结构建立深度图像数据的体素模型,通过加入八叉树编码向栅格编码快速转换算法,改进了体素邻域的搜索效率,使计算时间可减少50%以上。在此基础上,根据种子体素特定方向上的连通性进行区域生长,然后利用阈值对生长结果进行判断并提取出拉伸特征数据。将该方法应用于实际船舶液舱深度数据提取,并对提取结果和阈值选择进行了讨论。实验结果表明,设定对比精度为10-4 mm,提取准确率达到了90%左右,可用于点云切片法进行拉伸重构。

针对高速异物在线识别中正常物料与异物颜色差异及异物颜色随机性的特点,研究了一类支持向量机(OC-SVM)在异物识别中的特性,提出了一种基于一类超球面支持向量机的在线识别算法。通过OC-SVM确定正常物料的颜色分布,从而对异物进行识别。在求解OC-SVM过程中,提出了超球面离心系数ω的概念,并采用Zoutendijk可行方向机制确定工作集,简化了序列最小优化算法。研究工作表明,该算法速度快,整体运算时间比LibSVM减少20%;识别率高,尤其对与正常物料颜色接近的异物有明显效果,与一维和三维正态拟合算法相比,整体识别率提高约8%-10%。