基于图像的虚拟战场环境

简要总结了IBR技术的发展和现状,比较了各种模型的特点,分析了虚拟战场环境生成应包含的内容,提出了实现该环境需解决的关键技术.采用多同心圆可以构建大范围场景视点模型,分析了一种基于基础矩阵的相机参数标定方法,实现了一种基于面积和特征线的图像整合算法,对战场图像采集存储提出了初步方法.最后提出了系统实现的基本框架,为进一步研究打下了良好的基础.     

机器视觉的火箭连接器自动对接检测技术研究

针对运载火箭加注时连接器与加注活门自动对接随动过程进行研究,提出了基于动态方位检测对准技术的偏差测量系统。本方案首先测得连接器与加注活门的位置偏差值,将其定义为系统初值,采用光学摄像机获取合作靶标的图像,通过识别图像中靶标图像的方向及标志物的大小,快速提取靶标在相机平面的二维位姿,同时辅以激光测距传感器精确获取靶标与相机的距离信息。通过本测量方案即可实时获得当前时刻连接器与加注活门的偏差值。将其应用到自动对接系统中,结果表明,本方法满足火箭自动对接位移精度1 mm的技术要求。     

基于高精度景象匹配的SAR平台定位方法

提出一种利用SAR图像与光学基准图高精度匹配实现SAR平台定位的方法。利用成像中间时刻SAR平台与SAR图像中心线上物点在水平面的投影共线的特性,在图像中心线上均匀选取若干点作为匹配点,并与光学基准图进行高精度景象匹配获取它们的物点坐标;根据这些物点坐标估计出图像中心线在当地水平面投影的直线方程;利用直线信息和斜距高度信息计算SAR平台在水平面上的投影点位置,进而计算得到成像中间时刻SAR平台的空间位置。为了进一步提高匹配精度,分别提出对正侧视和斜视SAR图像匹配区域进行几何粗校正的方法。还分析了不同误差因素对平台定位精度的影响,并给出精度估计公式。仿真和实际图像实验结果表明,方法正确可行,具有较高的定位精度,具备工程实用价值。     

基于点云配准的室内移动机器人6自由度位姿估计

针对移动机器人在室内环境下难以获取GPS定位信息,仅靠自身惯导不能得到精确位姿的问题,提出了一种基于RGB-D传感器获取三维环境点云,对连续点云提取特征并进行配准的移动机器人6自由度位姿估计方法.首先通过RGB-D传感器获取环境深度图像,根据特征提取算法提取点云特征;然后以特征点为配准点,运用随机一致性采样(RANdom SAmple Consensus,RANSAC)算法对点云进行初配准,剔除部分错误匹配点,获得初始变换矩阵;最后采用改进的迭代最近点(Iterative Closet Point,ICP)算法进行精配准,获得点云间的最终变换矩阵,实现位姿估计.实验结果表明:该方法有效地提高了大规模点云配准效率,得到了较精确的位姿估计信息.     

一种基于单幅跑道图像的无人机降落位姿测量新方法

提出了一种在无人机降落并接近跑道的过程中,在已知跑道宽度的前提下,基于单幅跑道图像测量其位姿参数的新方法.通过分析跑道消影点与无人机位姿的关系,得到消影点的图像坐标与姿态角的关系.依据摄像机共线方程,推导出了无人机位姿与跑道的世界坐标方程系数及像直线方程系数的关系.通过合理假设,对位姿参数进行了简化,求解出无人机降落过程中的位姿状态.仿真实验结果证明,方法易于实现,可满足无人机自主降落导航的应用需求.     

星箭分离相对位姿摄影测量方法

提出一种基于视觉的星箭分离相对位姿测量方法。在相机内参数已知的情况下,将相机安装于运载火箭,并在卫星上固连不少于6个合作标志,利用相机对合作标志实时成像;基于单目位姿估计的基本原理,采用高效n点渗透与正交迭代结合的方式解算卫星与火箭之间的相对位姿关系。仿真实验结果、半实物仿真实验结果证明了所提测量方法的可行性和准确性。     

基于高精度景象匹配的SAR平台定位方法研究

为了提高SAR平台定位精度，本文提出了一种基于景象匹配的SAR平台定位的方法。该方法利用成像中间时刻SAR平台与SAR图像中心线上物点共线的特性，先在图像中心线上均匀选取若干点作为匹配点，并与光学基准图进行高精度景象匹配获取它们的物点坐标；然后根据这些物点坐标估计出图像中心线在当地水平面投影的直线方程；最后利用直线信息和斜距高度信息计算SAR平台在水平面上的投影点位置，进而计算得到成像中间时刻SAR平台的空间位置。为了进一步提高匹配精度，分别提出了对正侧视和斜视SAR图像匹配区域进行几何粗校正的方法。本文还分析了不同误差因素对平台定位精度的影响，并给出了精度估计公式。仿真和实际图像实验结果表明，本文方法正确可行，具有较高的定位精度，具备工程实用价值。     

面向无人战车的视觉定位系统

随着军事装备无人化、智能化水平的不断提高,基于视觉的无人战车将被广泛应用于现代军事战争的诸多领域.设计了一种面向无人战车的单目视觉定位系统,该系统基于相机模型建立了目标物体与无人战车火力打击系统坐标系之间的三维空间变换关系,实现了对空间目标物体的位姿测量.实验结果表明,该方法可以基于低质量的图像信息实现对目标的位姿测量,为无人战车进行火力打击提供引导依据.     

多视图三角化中特征点噪声尺度的自适应估算

鲁棒性多视图三角化方法通常借助重投影误差经验阈值来剔除图像对应中的错误匹配,该经验阈值的选取直接影响三维重构场景点的数量和精度。在分析图像特征点定位噪声及对极传递几何原理的基础上,建立对极传递过程不确定性的传递模型,提出一种基于核密度估计的最优噪声尺度估算方法,并将该噪声尺度作为多视图三角化中错误匹配筛选的依据。实验结果表明,该方法可以获得准确的噪声尺度估计,从而有效提升多视图三角化方法的三维重构质量。     

无人机载激光制导武器系统目标参数测量与分析

在综述无人机载激光制导武器系统目标参数测量系统组成和基本工作过程的基础上,通过分析成像设备的投影变换和逆投影变换的原理,综合激光测距获取的目标距离信息推导计算了目标在摄像机坐标系中的坐标和目标在地球坐标系中的坐标.最后对一组目标参数测量试验数据进行了分析.结果表明计算方法具有较好的准确性和精度.     

一种基于圆阵列标定板的光栅投影系统标定方法

针对光栅投影系统中棋盘格标定板角点检测时易受图像噪声和模糊影响,提出了一种新颖的基于圆阵列标定板的光栅投影系统标定方法.利用摄像机的非线性成像模型,设计了一种基于透视变换和圆心排序的圆心自动匹配算法,实现了圆心像素坐标与对应世界坐标的匹配;将投影仪视作逆向摄像机构成双目立体视觉模型,借助采集的水平与垂直光栅图像,利用九...     

基于对偶四元数的单目视觉/惯性组合导航算法

提出一种适用于结构化道路的单目视觉/惯性组合导航定位算法.针对点特征匹配和连续多帧追踪受车速和相机视野制约的不足,提取道路上车道线的直线特征,引入对偶四元数描述直线特征.在基于对偶四元数的相对位姿估计算法的基础上,推导了图像特征增量与相机位姿增量的表达式.通过配准和时间同步,用惯导系统和相机分别解算的载体速度之差作为组合导航的观测量,建立kalman滤波修正组合导航系统的误差,包括相机测速标度因数误差.车载实验结果表明在结构化道路上算法是有效的.     

某自行战车火控系统动态航路制定及软件实现

根据某型自行战车对空中目标作战的精度需求,为突破火控系统自带动态航路的局限性,提出了动态航路制定模型.在基准战车时目标起始点坐标进行测量的基础上,由连战斗队形配置确定全连其余战车相对基准车档坐标值,通过坐标转换计算,得到其余战车动态航路参数.采用面向对象的可视化编程语言C#2.0编写程序,设计动态航路制定软件.通过举例分析,证明了该方法的可行性,为有效提高自行战车的射击精度提供了一种较为科学的方法.     

一种基于双目视觉原理的飞机尾旋运动姿态测量方法

针对飞机尾旋运动研究中的姿态测量问题,提出一种基于双目立体视差原理的测量方法.通过两部相机拍摄图像的视差,恢复模型表面特征空间三维信息,由表面特征计算模型运动姿态.设计了一组有特定形状和严格尺寸的人工特征,具有识别正确率高、定位精确等特点.提供人工特征的设计方法.最后,分别给出旋转天平实验和风洞实验的实测数据,实测结果表明该方法测量准确,鲁棒性好,在立式风洞飞机模型尾旋运动测量的应用中十分有效.     

舰载传感器测量误差链分析

详细分析并推导了舰载传感器测量误差传播和演化模型.给出了舰载传感器测量依托的几个基准坐标系,对测量过程中的误差定义和原因进行了简要分析;给出了目标测量跟踪误差演化的坐标转换过程模型,并根据误差的特点,基于一阶泰勒展式给出了误差链线性化近似解析表达式;结合一种典型应用场景,采用误差传播的灵敏度分析方法,对舰载传感器几类主要测量误差的传播进行量化分析.     

卫星位置视觉测量

目前卫星轨道参数的测量主要依靠地面测控站的无线电测量,使得测量受限于测控站的观测弧段;另一方面随着深空探测的不断深入,也对现有测控方法提出了新的挑战。利用卫星上已有的相机通过景象匹配对卫星自身位置进行精确测量,可以有效摆脱地面测量观测弧段和测量距离的约束。本文提出了一种基于星载实时图与基准图匹配的视觉测轨方法:通过景象匹配建立实时图中特征点与基准图的对应关系,再根据成像关系解算卫星的三维位置。利用卫星获取的立体图像和轨道测量数据进行了验证实验,证明了本文提出的方法具有较高的精度,实现了地基无线电测轨和视觉测轨的相互验证。本文提出的视觉测轨方法可以弥补现有测轨方式的不足,减轻地面测控系统负担,在深空探测等领域具有良好的应用前景。     

微尺度燃烧的实验分析研究

实验采用乙醇为燃料,管径为1.0 mm、0.6 mm和0.4 mm的三种陶瓷管作为燃烧器。由于燃烧器尺度小的特殊性,实验过程中采用体视显微镜来观测火焰形状,用热电偶来测量火焰温度,用可变液位差法和注射泵法来测量乙醇流量。同时,为了揭示微尺度燃烧的特性,需要对实验数据进行无量纲分析,用特征尺寸比例法来处理火焰图像。     

基于几何解算的飞机三维姿态测量方法

针对单站光测图像,提出一种基于目标形状特征的三维姿态测量方法。在已知飞机外形尺寸、光测设备成像参数以及飞机与光测设备之间距离的情况下,根据飞机参考平面(水平机翼所在平面)与成像平面平行和不平行时成像尺寸的差异,可以估计出飞机参考平面相对于成像平面的位置关系,从而得到飞机相对于摄像坐标系的三维姿态,再通过坐标转换即可得到飞机相对于大地坐标系的三维姿态。该方法充分利用了目标和成像设备的先验知识,避免了复杂的模型匹配过程,具有较好的准确度和实时性,对目标的精确控制和跟踪具有重要意义。     

未知环境下飞行器视觉/惯导组合测速测高方法

针对未知环境下飞行器导航问题,提出一种基于视觉/惯导组合的测速测高方法。该方法构建包含前若干个成像时刻飞行器位置的惯导扩展状态方程,并采用一种基于摄像机两视图对极几何约束的线性视觉量测方程,通过卡尔曼滤波进行惯导速度修正,在此基础上利用多帧成像的立体视觉交会估计地面特征点坐标,进而得到飞行器相对高度。以飞行器典型巡航轨迹进行的仿真实验表明,该方法能够有效修正飞行器速度和相对高度误差,给出不随时间漂移的速度和相对高度测量结果,并很好地抑制飞行器位置误差的发散。     

脱壳弹弹托分离的双目视觉测量

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实现对标记点的识别和跟踪。结合双目空间标定参数解算出标记点的空间位置,进而获得弹托相对弹体的分离角度,同时采用实验验证了上述测量方法的精度,其精度达到2%。以实验室进行的初速度1 550 m/s和1 750 m/s的脱壳弹射击试验为例,测量并分析了不同初速度下的弹托分离轨迹。结果表明:脱壳弹分离初速度越快,弹托分离轨迹越靠近弹体。