不同光照条件下数字CCD相机响应不均匀性研究

从理论上分析了数字CCD相机光电响应不均匀性的原因,通过建立数字CCD相机响应不均匀性测试系统和三维模型,推导出了数字CCD相机响应不均匀性的计算公式,对数字CCD相机的响应不均匀性进行测量与分析,给出了测试系统的结构框图和部分测试结果.     

弹目相对方位的图像与陀螺组合测量方法

针对现有修正弹药中弹目相对方位探测精度较低的不足,该文结合图像敏感器（CCD）和微机电陀螺（MEMS）的特点,设计了利用CCD与MEMS陀螺组合测量弹目相对方位的方法。该方法以弹丸姿态运动方程为基础,根据弹丸全弹道下CCD的成像轨迹和MEMS陀螺测得的弹丸姿态角,计算得到了弹目相对方位参数。计算机仿真和转台试验结果表明,该方法能够较准确地测量弹丸与目标的相对方位,精度可达±0．4°。     

CCD交汇测量系统布站方式的优化设计与仿真

以双CCD技术构成的交汇测量系统因其结构简单、使用方便、测量精度高、测量速度快等诸多优点,而广泛应用于现代靶场中各种动态飞行目标的跟踪测量。在介绍线阵CCD交汇测量原理的基础上,重点分析了坐标测量精度与交汇系统各结构参数之间的关系,并利用计算机仿真技术对系统的布站方式进行优化设计。仿真结果表明:在给定靶面尺寸及各结构参数测量误差的前提下,通过仿真计算可以得到使系统坐标测量误差最小的最佳布站方式。     

弹丸立靶坐标的图像处理算法研究

在弹丸密集度测试系统试验过程中,需要判读纸靶上的坐标与密集度测试系统计算的弹丸着靶坐标进行对比,提出利用图像处理判读纸靶上坐标的方法.该方法通过相机获取纸靶图像,然后采取图像处理的算法对图像进行预处理与弹孔识别,得到每个弹孔的像面坐标,最后通过相机标定和坐标转换计算弹孔的实际坐标.试验表明,该算法对弹丸目标识别较准确,是一种有效、实用的纸靶判读方法.     

圆结构光传感器标定方法

研究用于管件内表面三维测量的圆结构光传感器标定方法. 圆结构光传感器由激光发生器、反射锥镜和CCD相机组成,激光器发射的光经锥镜反射后与被测表面相交,通过分析传感器的成像几何关系,提出了一种快速的、采用多个圆环的标定方法,通过标定确定光曲面的关键参数. 采用标定后的圆结构光传感器对已知直径的圆环进行测量,直径测量误差为±0.2mm. 该标定方法实现简单,满足现场标定的要求,同时能够保证一定的精度.     

亚像素级细分在CCD光靶中的应用研究

由高速线阵CCD相机基于交汇原理组成的弹丸立靶坐标、射击密集度测试系统,其测试精度与弹丸图像的边缘位置密切相关,弹丸穿过大靶面的边缘区域时成像模糊,其灰度值呈连续变化状态,常用的图像边缘检测算子已经不能适应这种情况.对8 m×8 m的靶面,一个像素就会在物方最大引起±10 mm的测试误差.将Sobel边缘检测算子的粗检测定位与三次样条函数差值的细检测相结合,先用sobel算子粗检测,再构建三次样条函数,利用三次样条插值对弹丸图像边缘进行亚像素级细分.实弹射击试验结果证明,这种方法能够将系统的最大测试误差降低到±2.5 mm.     

用于自由游动鱼三维测量的视频跟踪方法

介绍了一种二维跟踪自由游动的鱼的视频系统. 该系统由一个计算机控制的二维平台以及安置在平台上两个 CCD 相机组成. 这两个相机能同时跟踪拍摄鱼的底视和侧视图. 通过处理跟踪时记录的图像可获得鲫鱼在前游、倒游和拐弯3种运动模式下的身体曲线以及尾鳍和胸鳍的运动学参数.     

用于自由游动鱼三维测量的视频跟踪方法

介绍了一种二维跟踪自由游动的鱼的视频系统. 该系统由一个计算机控制的二维平台以及安置在平台上两个 CCD 相机组成. 这两个相机能同时跟踪拍摄鱼的底视和侧视图. 通过处理跟踪时记录的图像可获得鲫鱼在前游、倒游和拐弯3种运动模式下的身体曲线以及尾鳍和胸鳍的运动学参数.     

基于DGPS的试验船只定位跟踪和指挥调度

试验船只的定位跟踪和指挥调度是水中兵器靶场试验实施的重要保障条件。为了克服传统方法的缺陷，以适应复杂的综合性试验测试的需求，研制了基于DGPS的试验船只定位跟踪和指挥调度系统，并在实际应用中取得了良好的效果。本文介绍了该系统的功能、基本原理和硬软件构成。     

一种单线阵CCD立靶系统参数标定方法

为提高单线阵CCD立靶的测量精度,提出一种基于测量模型的系统参数反演和标定方法。在假设相机镜头的焦距、倾角和主点坐标以及激光器发光点坐标等系统参数已知的情况下,建立相机捕获弹丸影像的中心像元位置、各系统参数以及弹丸着靶坐标之间的函数关系,通过实测的弹丸影像的中心像元位置和弹丸坐标值反求出与系统各参数相关的矩阵模型,而不需要求出具体的系统参数值。在实际测量中,只需根据所求得的矩阵模型和每次测得的目标影像的中心像元位置便可求得弹丸着靶坐标。根据系统测量原理,建立了系统的数学模型和参数标定模型,采用所提反演方法对系统参数进行了标定实验。模拟实弹实验的结果表明,本文方法的坐标测量精度明显优于传统方法。     

基于CCD传感器的复杂焊缝跟踪系统的设计

针对传统CCD传感器焊缝跟踪系统在处理＂Z＂字型焊缝时存在脱靶的问题,对系统进行了改进。采用在CCD传感器上安装一面快速控制反射镜,使系统形成复合轴控制。该反射镜可以有效地控制光源和CCD传感器之间的光束,将脱靶信息快速地反映给CCD传感器以确保焊缝图像的连续及稳定。实验结果表明,该系统提高了跟踪精度,误差范围在0.5 mm以内。     

BD2/GPS高精度同步时钟装置的设计与应用

针对CCD(Charge Coupled Device)相机在探测脉冲激光光斑过程中曝光时刻与脉冲激光同步的问题, 提出一种利用超前预测方式同步触发CCD相机抓拍光斑图像的高精度时钟源设计方案。该装置主要采用北斗2导航系统(BD2： BeiDou2 navigation satellite system)/全球定位系统(GPS： Global Positioning System), 双模接收单元提供的协调世界时(UTC： Universal Time Coordinated）时间以及高精度秒脉冲（PPS： One-Pulse Per -Second）时间基准作为同步时钟装置的基准源, 并结合现场可编程门阵列(FPGA： Field Programmable Gate Array)高速时序计算与微控制单元接口技术, 保证CCD相机同步抓拍时间, 从而完成高精度的同步触发。实验表明, 该装置可以提供微秒级时间同步精度和标准授时信息, 有效地缩短了CCD相机曝光时间, 得到完整清晰的高信噪比脉冲激光光斑图像。     

Measuring visibility using digital photography

An automatic digital photography visibility system (DPVS) is presented, which can directly measure and monitor horizontal visibility during daytime through digital shooting. After shooting a scene of given black object and background via its CCD digital camera, the system can capture and transfer photographic images in the camera to a computer, as well as process the digital images and calculate the value of visibility. The formulas for calculating visibility with this method and analysing the effect of non-black object on measured results have also been derived. And then the comparison of DPVS observations with a Lidar-visibility measurements has been carried out. The results show that the average deviation and relative average deviation of visibility acquired by DPVS from lidar-visibility measurements are respectively within 0.927 km and 6.68%.     

学生军训激光模拟打靶系统设计

针对当前国内学生军训射击训练中存在的问题,设计了一套基于图像处理技术的激光模拟射击训练系统．该系统由发射部分和接收处理部分组成,发射部分结合了7．62mm口径冲锋枪制作了简易的激光发射机,发射到靶面上的激光由CCD摄像机获取送至PC机进行处理,并在VC＋＋6．0开发环境下设计了管理及显示界面,最后结合单片机系统实现了自动语音报靶功能．试验表明：此系统可以更真实地模拟实弹射击训练,满足学生军训射击训练的要求．     

基于双曲面镜的全向摄像机视觉实现方法

给出了一种由双曲面镜和常规摄像机构成全向摄像机视觉系统的实现方法,通过对双曲面镜几何模型、全向成像原理和摄像机结构的分析,得出满足单一视点约束的全向摄像机的设计方法;并给出了基于图像的系统安装方法;最后通过将实际图像平面坐标系中的点投影到虚拟图像平面的方法对全向图像进行重投影,校正得到任意方向无畸变的透视投影图像.实验结果表明,该系统不仅满足人眼观察的需要,也可用于视频监视 ,目标跟踪和立体视觉.     

多尺度模型与矩描绘子相结合的手势识别算法

提出了一种基于单目视觉的手势识别算法.通过用户初始化过程获取基本识别参数,结合视频跟踪的过程实时获取用户手势区域,在该区域内采用矩描绘子与多尺度模型相结合的方法进行特征提取,对于提取出的特征采用分类识别规则,实现对手势1～10的正确识别.经过试验证明,该算法可以适用于不同用户,识别正确率达到93.5%.     

基于神经网络的旗语识别系统

视觉是人类从外界获取信息的主要途径，人们希望计算机视觉在人机交互技术中发挥重要的作用。介绍一个基于视觉的动作实时识别系统，该系统用于在门桥模拟训练中对旗语动作进行识别。与以往工作不同的是，该系统仅用一个摄像机来实现多个动作的识别与跟踪，避免了多目视觉的特征匹配问题，进而提高了系统的稳定性和识别速度。     

基于十字模板匹配的靶场目标检测方法

针对现代靶场所面临的测量目标小、 距离远、 目标与背景对比度低以及匹配算法计算量大、 时间复杂度高等问题, 提出一种基于数字图像处理的靶标检测方法。该方法以十字特征直线代替模板进行粗匹配, 仅对搜索图中像素点数目较少的一段灰度区域进行匹配, 从而大大减小了计算量, 使匹配速度得到极大提高。通过CCD（Charge Coupled Device）相机采集的靶场目标序列图像进行仿真实验, 实验结果表明, 该算法匹配速度快、 较传统的灰度相关算法具有较强的鲁棒性。     

基于实时手势识别与跟踪的人机交互实现

为了实现对手势目标的自动识别和连续跟踪,提出了一种手势识别与跟踪算法。首先,通过离线训练手势目标检测器来实现手势目标的自动识别。接着,通过改进的Shi-Tomisi算法,在目标区域提取可靠稳定的特征点。然后,通过KLT跟踪器对特征点进行跟踪。当特征点跟踪成功时,通过求解仿射变换矩阵确定手势目标的新位置;当目标出现遮挡和大尺度旋转时,特征点丢失,此时在KLT跟踪器中加入卡尔曼滤波器来预测手势目标的位置,实现对手势目标的连续跟踪。同时对手势目标可能存在的区域进行估计,缩小检测器的检测范围,提高检测速度。最后,将算法应用于人机交互系统中,实现了机器人的远程控制。实验结果显示,算法在简单背景下的跟踪正确率为99.54%,复杂背景下的跟踪正确率为98.24%。实验结果表明,算法能够快速准确地对手势目标进行检测和跟踪,满足了实时性、连续性以及抗干扰能力强等要求,对于旋转及遮挡均具有较强的鲁棒性,为实现基于手势控制的人机交互提供了一种有效方法。     

基于光照投影的起球织物图像的采集、预处理和毛球分割

采用一种新的图像分析方法进行织物起球等级的分析。先获取一系列起球织物切面光照投影图，利用LOG边缘检测算子和线性插值提取每帧图像中织物的轮廓线高度数据，并拼接成一幅反映织物三维轮廓高度的距离图像，最后对该距离图像进行预处理和基于自适应阈值法的毛球分割。