井下侧向多镜头成像系统的环形光源及其控制器设计与实现

针对井下视频测井仪对于侧向井壁成像效果较差的问题,设计了一种环形光源及其控制器装置.光源由2个同轴、平行且关于成像平面上下对称放置的环形光源板组成.光源板与LED的光轴有一固定夹角α,使得照明范围在井壁上的投影关于成像平面上下对称,从而覆盖侧向成像区域,消除图像盲点.2个光源板采用不同波长的LED,可充分利用介质的光谱特性.每个光源板电路采用多个LED串并联连接,使用电压低,提高了可靠性.成像系统的控制芯片控制具有I2C接口的数字电位器,改变LED驱动芯片的输出电流,以控制光源强度.实验表明,所设计的环形光源及其控制器能够满足井下侧向多镜头成像系统对光源的要求.     

利用自然光照明办公环境特性化相机校正手掌颜色的研究

数码相机作为一种主要的图像获取工具已经成为大众消费品,而且也可以作为一种颜色获取工具得到应用。利用自然光照明办公环境下使用国际标准色卡ColorChecker特性化方法校正手掌图像,研究不同照相机在不同设置下获取手掌颜色的一致性。实验结果表明,特性化相机的方法对不同相机在不同光圈、曝光设置下拍摄的手掌图像校正效果明显,手掌图像校正后一致性效果明显,其手掌颜色从校正前的"均方色差"为6.22个CIELAB色差单位,变化到校正后"均方色差"为0.84个CIELAB色差单位。     

邻域决策一致性的属性约简方法研究

基于邻域决策错误率的属性约简可以在删除冗余属性的同时,提升邻域分类器的留一验证分类精度.但这种约简方式并未充分考虑邻域分类结果在约简前后的差异.为解决这一问题,借助联合分布矩阵,提出了邻域决策一致性的概念,构建了邻域决策一致性与邻域分类精度的调和平均值,并将其作为约简求解的度量准则.在12个UCI数据集上的实验结果表明,所提出的新约简不仅能够有效地提升邻域分类器的决策一致性,而且在多数情况下能够进一步提高邻域分类器的留一验证分类精度.     

视频图像中监控目标的空间定位方法

为解决视频监控系统中目标空间定位存在困难大、耗时等问题,根据OpenGL透视成像与摄影测量一致性原理,提出基于三维场景仿真成像,并依靠视频图像与仿真图像间的对应关系进行地理场景中目标的空间定位方法.在视频成像时摄像机内外方位元素已知的情况下,在三维虚拟场景中形成虚拟相机来模拟实际摄像机成像过程,并将监控目标所在视频图像中的像素坐标等比代入仿真图像,通过虚拟成像的逆过程反推出目标的空间坐标.为有效分析系统的定位精度,采用地面激光扫描仪+同步拍照相机组成的三维场景采集系统来模拟实际的高精度摄像机+数字云台组成的视频监控系统.实验结果表明,目标点与相机的水平距离介于10~90 m内,各目标点的空间定位在X、Y、Z三个方向的误差大多在±0.3 m之间,说明本方法是可行的.这对于通过视频监控图像实现户外目标的定位,具有重要的参考价值.     

单目条件下利用成像关系估计弹道导弹射向

提出了一种在单目(单卫星相机)条件下由序列图像估计弹道导弹射向的方法.根据相机成像的物像空间几何关系建立静止轨道卫星相机成像模型,估算弹道导弹轨迹在像面上的多个映射点所对应的空间点位置,根据导弹轨迹在成像面上映射的多点位置和空间中不重合的三点可以唯一确定一个平面的原理估计弹道导弹射向.本方法主要优点是不需要导弹轨迹先验模板,所需附加知识较少,可以用较小运算量获得满足一定精度的射向估计.实验结果表明,在发射点处于中低纬度时,估计误差小于5°,本方法可以较好地估计导弹飞行方向.     

三维激光彩色扫描仪中物体表面色彩信息获取

研究了三维激光彩色扫描仪中获得物体表面色彩信息的方法.针对装置特点,研究了在彩色扫描图像序列中,物体表面采样点在激光入射面和相机主光轴面的成像对应关系,提出了利用采样点在相机主光轴面的像获得色彩信息的方法,有效地克服了传统结构光测距装置中由于结构光源照射带来的色彩失真和物体表面复杂而造成侧面遮挡的影响.实验结果是令人满意的.     

基于映射色差的颜色分类表面检测方法研究

针对人类视觉和颜色分类检测问题,提出一种映射色差的颜色距离度量新定义.该映射色差满足距离度量的3个公理条件,并且以两幅图像均值向量之间的L2距离为下界;以映射色差为基础设计了一种表面颜色分类检测新方法,在CIE 1976L*a*b*空间用距离加权重心切分提取主色调,并以上述映射色差距离设计最小距离分类器实现表面检测.实验中对人民币和瓷砖产品表面质量进行自动检测,其检测结果和人的视觉感知特性取得了良好的一致性.该检测方法已应用于人民币印刷质量表面检测系统中.     

三维图像重构的点云精简算法

为解决光学三维测量系统测量数据的精简问题,提出一种基于图像重构三维的点云精简算法.利用数字图像处理技术,建立数字图像像素点与三维数据点的对应关系表,采用分级方式建立查找表,根据建立的查找表对三维数据进行精简.实验结果表明：精简算法将数据从712 068个点有效地精简至132 064个点,文件大小也从21.6 M减小到4M.该方法能有效对数据进行精简,兼具基于距离和曲率精简的优点.     

20kHz高分辨率扫频光学相干层析成像系统

【目的】为实现高速且高分辨率生物组织断层成像,研制了一套基于扫频光源的光学相干层析成像(OCT)系统。【方法】以1 310 nm中心波长的扫频激光光源为硬件基础,运用LabVIEW编译的软件系统作为处理工具,对动植物表皮样品均进行了测量实验。【结果】所研制的系统可以实现5 s内对100万个数据点的高速采集与处理,横向和纵向分辨率均达到了10μm的高清晰度光学成像,且成像深度可达2.3 mm。【结论】所研制的OCT系统完全可以满足对生物组织断层的成像需求,为临床医学的光学成像提供了更有力的硬件基础。此外,该系统还具有体积小,操作简单、可移植性强等特点。     

基于运动轨迹的单目相机位姿自标定方法

为了减小轨迹图像分析中的透视效应,使用提取出的运动平面目标特征点,基于相机小孔成像模型与目标特征点运动约束,构建了一种相机位姿的自标定模型来标定相机位姿.通过标定的相机位姿,可将轨迹进行重投影,实现了将轨迹图像校正为正投影图像.实验结果表明:本标定模型使用跟踪到的运动目标进行相机标定,相机位姿的标定精度优于张正友标定法.     

一种硬件哈希表压缩方法及其性能研究

在高速、大容量的基于流的报文分类应用中，采用硬件哈希表具有成本低、扩展性好等优点。但由于需要在硬件哈希表中保存流标识，而流标识的长度依不同应用可能长达几十字节，一方面需要较大的存储空间，另一方面也严重影响了哈希查表的性能。提出了一种硬件哈希表压缩方法，可以有效压缩保存在哈希表中流标识的长度，减小所需存储器容量，提高查表性能，同时实现复杂度低，具有较高的实用价值。     

一种多摄像机视觉系统的标定方法

设计了一种标定多摄像机视觉系统的方法,在多摄像机场景中,放置共线的2点(一维标靶)并使其围绕1个固定端点摆动;通过多摄像机从各自角度同步拍摄,标定出各摄像机含径向畸变系数的内外参数。文中使用的标定物制作简单,解决了标定物各角度的可见性问题,适用于对分布式安放的多台摄像机进行集体标定。     

基于立体图对的颜色校正算法设计

基于多摄像机的视觉应用中通常假设统一的颜色响应。但是当摄像机之间存在较大的成像特性差异或光照变化时,所获得的立体图对间就会出现严重的色彩差别。这种差别会导致后续颜色匹配的不准确,并进一步影响立体视觉算法的性能。为了解决这个问题,提出了一个鲁棒的基于图像分割和特征点匹配的颜色校正算法。和传统的全局校正或者有参考物体的校正算法不同,提出了一种基于区域的校正算法。该方法不仅避免了全局校正算法无法满足局部需求的矛盾,同时也摆脱了设置参考物体的复杂和低效。大量实验证明了所提出算法的有效性和鲁棒性。     

使用日夜两用型红外摄像机进行火焰检测

为了提高火灾监控的准确性和及时性,并最大限度地利用已有硬件设备,提出一种使用日夜两用型红外摄像机的火灾自动监控方法.根据红外图像RGB空间的色彩分布特点,设计视频类型判断算法,实现视频图像类型自动切换.通过红外状态与可见光状态两类状态下的焰色模型提取火焰疑似区域.对疑似火焰区域提取不规则度、角点量、闪烁频率和帧间相关性等4个静态及动态检测特征.通过减聚类和模糊C均值聚类相融合的方式优化训练样本,并分别训练2种状态下的火焰识别神经网络分类器.实验结果表明:视频类型判别平均准确率93.07%,21段火焰或干扰视频均能正确检测,报警时间小于8s,帧处理速度达到25帧/s以上.对室内自动火灾监控的精度高、抗干扰能力强、处理速度实时和适应全天候监控等.     

CRC Look-up Table Optimization for Single-Bit Error Correction

Many communication systems use the cyclic redundancy code （CRC） technique for protecting key data fields from transmission errors by enabling both single-bit error correction and multi-bit error detection. The look-up table design is very important for the error-correction implementation. This paper presents a CRC look-up table optimization method for single-bit error correction. The optimization method minimizes the address length of the pre-designed look-up table while satisfying certain restrictions. The circuit implementation is also presented to show the feasibility of the method in the application specific integrated circuit design. An application of the optimization method in the generic framing procedure protocol is implemented using field programmable gatearrays. The result shows that the memory address length has been minimized, while keeping a very simple circuit implementation.     

基于数值分析理论的低复杂度MED算法

经典的最大特征值检测（MED）算法在检测相关信号时具有优异的性能.然而,随着信号维度的不断增大,MED算法面临着严重的感知判决量和判决门限计算的效率和实现问题,从而极大地限制了该算法在现代认知通信系统中的进一步应用.为此,提出了一种基于数值分析理论框架的低复杂度MED频谱感知算法.所提算法利用Rayleigh商加速幂法迭代地计算感知判决量,与经典的幂法相比,在检测高维信号时具有更快的收敛速度;此外,不同于经典的查表法,新算法基于三次样条插值法快速、准确地确定任意给定目标虚警概率所对应的感知判决门限.所提MED算法在保持原有算法检测性能的同时,有效提升了计算效率,降低了算法实现复杂度;其对于高维条件下的频谱感知问题尤其具有吸引力.最后,仿真结果证明了所提算法的有效性.     

基于透射率优化和颜色修正的水下图像增强方法

针对光在水中传输时受到水的吸收作用、悬浮颗粒散射作用而产生严重的衰减,导致水下光学图像对比度低、颜色失真的问题,提出一种基于透射率优化和颜色修正的水下图像增强方法。根据水下光学成像模型,采用最小信息量损失原理估计透射率,结合导向滤波提高透射率的估计精度,通过逆求解水下成像模型得到清晰化的水下图像。利用直方图均衡化进一步提高图像对比度,使用白平衡方法修正颜色。实验结果表明,该方法能够有效去除由后向散射引起的模糊,提高图像对比度和清晰度,同时修正色彩不平衡。     

多视点三维测量系统的全局标定方法研究

针对线结构光三维测量速度较慢和易发生遮挡问题，开发了一种多视点线结构光三维测量系统．并针对本系统提出了一种简易的基于线结构光的多目视觉三维测量系统全局标定方法，标定过程只需要一块可自由移动的共面靶标，即可将所有摄像机局部坐标系统一到光平面测量坐标系，实现多视点测量数据的自动拼接．实验表明，该方法方便易行，适合现场标定，同时满足系统精度要求．     

带色彩地面激光雷达点云数据的匀光匀色方法

目前许多地面激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)能够获取带有目标色彩信息的点云数据,利用这些数据,可以实现点云模型的精细纹理快速、自动化的生成.但因异站点云数据存在颜色差异,生成的纹理可视化效果并不理想.针对这一问题,根据色彩分量表达与空间坐标的相似性,提出了一种基于色彩坐标转换的点云匀光匀色方法.实验结果表明,异站点云颜色差异得到了较好的修正,生成的纹理效果佳.该方法不仅可用于地面LiDAR数据,对于其他来源的具有颜色信息的地面LiDAR点云数据也可据此进行带色彩点云数据的匀光匀色并生成精细纹理.     

基于粗糙集的分布式集值数据属性约简

有许多文献针对集中式集值决策信息系统进行了研究,但还没有针对分布式集值决策信息系统方面的研究。主要讨论了分布式环境下集值决策信息系统的属性约简问题。从概率角度给出了集值对象的相似性度量,定义了分布式集值决策信息系统中的粗糙集模型;以保持系统正域不变为准则,分析了分布式集值决策信息系统中子决策表和属性的可约性;随后,给出了分布式集值决策信息系统中属性对于系统可约的2个判定条件,并采用后向搜索策略提出了相应的属性约简算法;为了验证该方法的有效性,在5份数据集上进行了50组实验。实验结果表明,提出的方法可以在保持分布式集值决策信息系统分类能力基本不变的情况下约简掉冗余的属性。。