高速相机声学触发装置设计

针对无人值守高速摄像的实际需求,设计了一种用于高速相机的声学触发装置。该装置利用声压传感器获取待观测目标发出的声波信号,通过单片机对输入信号进行实时分析。当单片机判定有目标出现时,会向高速相机的相应控制端口发送特定的触发信号,从而启动相机开始拍摄。触发装置由声压传感器、信号调理电路、单片机、脉冲输出电路和电源电路组成,具有体积小、功耗低、稳定性好的特点。     

CO_2激光焊接等离子体图像的三维重建

利用一组同步触发的高速相机获取CO2激光焊接过程中等离子体在多个方向的投影图像,采用质心投影法则对等离子体图像进行微调以提高空间匹配度,通过相机标定以及投影权重因子的计算,建立了等离子体的三维图像与二维图像之间的投影关系方程,并利用代数迭代法求解方程,获得了等离子体的三维亮度分布.结果表明:与二维等离子体图像相比,所提出的激光焊接等离子体图像的三维重建方法具有较高的重建精度,能够更加准确地描述对象的整体特征和内部信息.     

基于面阵CCD的快速曝光图像采集系统

为了实现高速运动物体的高品质实时检测,提出一种基于面阵CCD的快速曝光图像采集系统的设计方法。采用VSP01M01作为驱动芯片,在外触发模式下,在同一帧图像的读出脉冲之前进行曝光,以FPGA作为图像采集系统的控制核心,完成对快速运动图像的快速采集。实验测试表明,系统具有性能稳定、数据传输实时性强、图像品质高,快门时间最快可达10-4s,充分满足了工业现场对相机采集快门速度的要求,此系统已在以直线电机为运动载体的轴承检测中实现。     

触发方式对低速相机采集图像时间准确度的影响

针对使用低速相机连续采集高时间精度图像序列的需求,系统地研究了3种典型相机触发模式（硬件触发模式、软件触发模式、连续采集模式）下,低速相机采集图像序列时间精度、误差的大小以及误差规律.基于高精度时间光编码技术,对各种触发模式下采集的单张图像进行时间编码,从而获得了采集每张图像的准确时间,计算不同触发方式下得到的图像采集时间间隔与标准时间间隔之间的误差（走时误差）.实验结果表明:软件触发的图像序列精度较差,走时误差值为32.2 ms,硬件触发与连续采集模式下图像序列的时间精度高,走时误差值均分布在±0.1 ms范围内,稳定性好.对于对时间精度要求较高的实验,在实验过程中应尽量选取精准的触发模式,即硬件触发模式或连续采集模式.      

电磁振荡系统激光点信息提取及轨迹叠加程序处理

对于电磁振荡系统,采用拍摄速度为60帧/秒以上的CCD高速相机对激光光点运动路径的实时拍摄,通过对所获图像集的处理,可以得到每一帧图像中参考光点在某一时刻所到达的位置信息,通过对图像进行图像平滑和灰度变换等图像处理,可以准确提取各幅图像中目标图像的位置坐标,然后将只含目标图像的多幅图像进行叠加处理,进而获取在一段时间内的各个离散的位置坐标,最后采用多项式拟合完成对振荡系统运动状态的刻画,以实现对振荡系统相关物理量的测试。     

高速CCD相机图像卡接口电路的设计

针对多通道CCD相机,提出了一种图像数据实时采集和图像显示的方法,CCD的数据采集和图像显示由图像卡完成.CCD相机与图像卡的数据传输的硬件接口按标准RS-422串行接口设计,这种差分方式传递信号方法能有效抑制共模信号,提高数据在传输中抗噪声能力.利用高速硬盘解决了大容量、高速度、多通道的图像数据的实时采集和存储问题,通过多线程处理来从软件上弥补硬盘读写速度不足的缺陷.将采集到的CCD相机数据转换成标准BMP文件来显示图像.     

基于图像处理的断路器机械特性参数测试方法研究

针对传统的断路器机械特性参数测试装置存在的安装复杂、测量方向单一、测量结果精度低的缺点,提出了一种基于计算机视觉的非接触式测量方法,在断路器运动部件上粘贴特定图形,利用高速相机捕捉断路器开断过程中图形运动情况,由图像分析和识别技术获取图形在各帧图像中的位置,再结合相机内外参数,可以快速、精确地计算出分合闸时间、操动连杆行程、运动速度等参数,从根本上革新传统断路器机械特性测试方法。     

空中目标姿态测量中的图像处理方法

基于一种利用光测图像获取目标空中飞行姿态的方法,对高速电视获取的目标图像进行预处理的方法进行了研究。检验了姿态获取方法的可行性。人工模拟炮弹目标的试验结果证明了该图像提取方法简单易用,通用性较强,提高了参数测量的精度,为姿态获取方法的实际应用提供了依据。     

复杂干扰下配电线路无人机巡视目标检测方法

配电线路所处环境复杂,传统配电线路无人机巡视目标检测方法无法有效去除外界环境干扰,导致检测结果不可靠。为此,提出一种新的基于视觉感知的配电线路无人机巡视目标检测方法。通过可见光相机与紫外相机对无人机巡线图像进行采集,分析了紫外相机采集原理。通过直方图均衡化处理对采集图像进行增强处理,选用高斯滤波器对采集的配电线路无人机巡视图像进行滤波处理。对配电线路密集度区域和偏心度区域进行提取,获取配电线路无人机巡视目标特征向量。依据得到的特征向量确定无人机巡视目标,求出目标质心坐标,从而实现配电线路无人机巡视目标检测。实验结果表明,所提方法能够在干扰环境下有效实现配电线路无人机巡视目标的检测,检测结果可靠性高。     

复杂干扰下配电线路无人机巡视目标检测方法研究

配电线路所处环境复杂,传统配电线路无人机巡视目标检测方法无法有效去除外界环境干扰,导致检测结果不可靠。为此,提出一种新的基于视觉感知的配电线路无人机巡视目标检测方法。通过可见光相机与紫外相机对无人机巡线图像进行采集,分析了紫外相机采集原理。通过直方图均衡化处理对采集图像进行增强处理,选用高斯滤波器对采集的配电线路无人机巡视图像进行滤波处理。对配电线路密集度区域和偏心度区域进行提取,获取配电线路无人机巡视目标特征向量。依据得到的特征向量确定无人机巡视目标,求出目标质心坐标,从而实现配电线路无人机巡视目标检测。实验结果表明,所提方法能够在干扰环境下有效实现配电线路无人机巡视目标的检测,检测结果可靠性高。     

基于惯性光流的多旋翼飞行器地形跟踪

为解决目前多旋翼飞行器光流技术存在的定位精度低与多相机数据处理过程繁琐等问题,本文应用金字塔层数自适应的Lucas-Kanade算法获取平移惯性光流以实现多旋翼飞行器稳定地形跟踪。下视球面相机获取多纹理的目标平面图像,同时将目标平面特征点动态映射至相机镜头表面;将比对两帧连续时刻图像后获取的平移光流作为非线性地形跟踪控制器的反馈,实现多旋翼飞行器地形跟踪与避免碰撞。10次室内实际飞行测试结果表明,不同地形变化区域的高度误差分别为±3 cm与±6 cm,验证了该控制器是稳定可行的。     

嵌入式高速图像采集系统设计

图像数据的高速采集在视觉检测中具有重要意义,提出了一种基于DSP、CMOS图像传感器的嵌入式高速图像处理系统设计方案。以高性能数字信号处理器TMS320DM642作为硬件平台,实现了图像数据的高速获取。介绍了系统中图像传感器、存储设备与DSP的硬件接口设计及系统的软件流程及传感器控制方式,并提出了利用网络接口实现图像数据向上位机传输的方法。     

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。     

利用同亮度像点的航空图像像移复原研究

在航空遥感、航空侦察等领域,需要得到目标的高分辨率图像。而像移直接影响了成像质量、降低了空间分辨率。本文提出,通过对具有同亮度区域目标先进行像点亮度确定,再进行外推计算,即可对像移图像进行复原。这对于使用现有的不带像移补偿机构的航空相机获取高分辨率图像具有十分重要的意义。     

双相机系统的高分辨率重建

为获取高分辨大视场的目标图像,提出了双相机系统的高分辨重建算法. 根据小视场高/低分辨图像对,学习图像的高频特征,利用线性回归函数表征图像高分辨与低分辨的高频特征映射关系;在小波域实现低分辨、大视场目标图像的超分辨重建,使其达到高分辨、小视场目标图像的分辨率水平;设计了10组双相机系统的仿真实验,并与双三次插值、小波域插值和学习自身的重建等3种流行算法进行对比. 实验结果表明,本文算法取得了最好的重建效果,时间代价也相对较小,并且重建评价指标PSNR比传统双三次插值高约0.26.      

基于相机响应曲线拟合的道路能见度检测算法

在分析各种能见度检测算法优缺点的基础上,为了进一步提高能见度检测的精度,本文设计了一种新的基于相机响应曲线拟合的能见度算法:通过对高速路上的监控相机设定严格的参数,用固定光圈,不同曝光时间,拍摄稳定均匀光源照明的均匀白色漫反射表面,选取拍摄图像的中间部分计算图像平均灰度值,拟合图像的平均灰度值与曝光时间的双对数曲线,得到视亮度与固有亮度之间相互转换的重要参数值。本算法利用高速监控设备,采用路面作为标志物,解决了在高速路上不易寻找目标物的问题,计算误差小,成本低,不需额外增加检测设备,非常适用于高速路上雾天能见度监测。     

光线示波器的CCD图像采集与处理研究

用拍摄速度为60帧/s以上的CCD高速相机对光线示波器光点运动路径实时拍摄,在每一帧图像中获得激光光点在某一时刻所到达的位置。通过对图像进行平滑和灰度变换等图像处理,准确提取各幅图像中目标图像的位置坐标。将只含目标图像的多幅图像进行叠加处理,再将在一段时间内的各个离散的位置坐标拟合成激光光点完整的运动轨迹,进而揭示电信号的特征。     

基于SVD的无线多媒体传感器网络图像压缩机制

针对无线多媒体传感器网络图像压缩问题,从节点协作特性出发,提出了一种基于奇异值分解的图像压缩传输方案.首先研究了基于SVD的分块图像自适应压缩算法,以平衡网络能耗为目标,将相机节点和普通节点按照角色分工,协作完成图像采集、压缩和传输工作.相机节点负责采集图像信息,然后将图像分块发送给簇内普通节点;簇内普通节点对分块图像进行自适应压缩并将数据发送给簇头节点;簇头节点再将压缩后的数据转发至基站.仿真结果表明,提出的网络拓扑方案和图像压缩传输机制极大地缓解了图像采集节点的能耗压力,有效地平衡了网络的节点能耗.与JPEG2000协同图像压缩方案相比,基于SVD的图像处理方案的网络总能耗更少;且后者能够有效地对图像进行压缩传输,平衡网络能耗,延长整个网络的生命周期.     

基于连续式激光光源的TR-PIV测试技术

建立了基于连续式激光光源的时序粒子图像速度场(TR-PIV)测试系统,考虑到计算机存储设备的数据传输瓶颈,采用磁盘阵列数据采集技术配合高速相机实现了长时间粒子图像场的高速连续采集,并采用该系统对低速水槽中自由来流方柱绕流的湍流场进行了长时间125 Hz连续采样,通过法向速度信号的FFT分析以及互相关分析获取了大尺度相关结构的变化特征.     

基于结构相似性粗定位与背景差分细分割的运动目标检测方法

针对抖动相机和静止相机下的运动目标检测问题,本文提出基于结构相似性粗定位与背景差分细分割的运动目标检测方法。首先使用动态模式分解法根据视频序列提取彩色背景图像为粗定位提供基础,提出在小范围内利用相关法对SIFT算子检测到的当前帧图像和彩色背景图像的特征点进行匹配,通过匹配点对的偏移量估计当前帧图像的偏移程度,以达到消除图像抖动的目的;然后利用结构相似性对目标区域粗定位,减少复杂背景的干扰;再对各通道下粗定位彩色背景图像及校正后的当前帧图像背景差分并对其结果进行与操作;最后通过形态学处理得到完整的运动目标。实验结果表明：本文方法不仅有效改善了相机的抖动问题,而且在抖动相机和静止相机两种情况下的检测率有所提高,与GMM等三种算法相比查全率和准确率分别提高1.6%、3.5%和3%以上。