单摄像机三维视觉技术

本文针对装配机器人的实际应用情况,提出了一种利用激光结构光提供的空间几何信息和图象中包含的物体表面与物体形状的信息来综合分析与提取空间物体的三维信息的方法。该方法已经实际应用于GKD-1型机器人视觉系统中。     

空间非合作目标三维形状与位姿成像测量技术研究

正本项目围绕空间非合作目标三维图像无失真实时获取、特征提取与稳定跟踪、三维形状与位姿信息高精度提取、测量方法适应性设计等重大难题,取得了一系列突破性研究成果,获2015年度军队科技进步二等奖。主要成果:一是针对非合作目标外形尺寸和运动状态先验信息少、目标亮度变化范围大、空间操控对目标三维形状与位姿信息精度和实时性要求高等难题,提出并验     

基于四面体表面积分求解三维静磁场

三维物体的网格剖分质量是影响静磁场计算精度的关键因素之一,采用四面体单元剖分可有效地逼近复杂几何结构三维物体的边界。但是,目前未见基于四面体单元剖分的静磁场计算研究,为此通过点匹配方法和等效面磁荷方法实现了静磁场的积分方程法求解。解析算例和仿真算例表明:所研究的数值计算方法在求解三维物体静磁场时精度可靠,具有一定的工程实用价值。     

水下运载体与浮标相对导航方法研究

针对水下运载体与浮标相对导航主要依靠声学传递信息的问题,提出了不依赖声学进行相对导航的两种方法。拖曳式浮标法通过分析拖曳线缆在水中的三维空间形态获得相对位置信息;自由式浮标法为建立与训练神经网络模型,通过将采集数据输入此模型获得的输出信息,将浮标的位置向水下延伸。经仿真研究表明,两种方法原理上可行,为实际应用研究提供了依据。     

军用光学像散的体视三维可视化模拟

分析了军用光学系统像散的特征及其几何规律 ,运用计算几何模线曲面的方法建立了像散的数学模型。应用体视图像技术实现了军用光学像散的体视三维可视化模拟     

基于摄影图像的战场信息获取技术研究

利用图像信息获取战场三维几何数据.以装甲车为实例,提出适用的平面二次曲线获取方法,可以克服模糊背景的干扰,得到完整的轮廓曲线,并在此基础上求解了空间曲线三维数据.研究结果表明通过对摄影图像的标定、建模,可以获得战场环境中关注目标的三维几何数据,并且投影矩阵值和提取轮廓准确性对误差影响较大.     

三维信息提取系统研究

建立了从两幅图像提取三维信息的数学模型,应用广义逆法,求解三维坐标的超定线性方程组.推导了通过摄像机校准来确定摄像机参数的数学过程.最后通过图像测量实验验证了以上算法的正确性.     

基于计算机视觉的目标方位测量方法

以显著性标志物中的关键点为目标,探讨了一种基于计算机视觉的目标方位测量方法。在光学成像原理基础上,推算出目标二维成像点坐标与其空间三维坐标之间的映射关系,基于计算机视觉理论建立了测量目标方位的数学模型。考虑透镜畸变,基于Zhang平面标定法完成对摄像机参数的标定。对目标二维图像采用Harris算法进行特征角点检测,并通过亚像素技术对检测的目标特征点进行定位。实验结果表明,该方法能够有效提取被测目标特征角点并获取其像素坐标,用于测量目标相对视觉传感器的方位信息可达到较高精度,具备良好的实用价值。     

飞行器碰撞概率计算的一般方法

研究了飞行器碰撞概率计算的一般方法,这种方法通过飞行器和空间物体各自的状态矢量、位置误差协方差矩阵以及形状尺寸来计算飞行器和空间物体的碰撞概率。从位置误差协方差矩阵的一般形式出发,推导了飞行器的碰撞概率计算公式。在推导过程中,将飞行器的相对运动速度看作是方向不变的矢量,从而可以消去平行于相对速度的一维,将三维的概率计算问题转化为和相对速度垂直的相遇平面内的二维概率问题。针对二维概率问题分别研究了三种碰撞概率的计算方法,并比较了它们各自的优缺点。最后通过数值算例验证了三种方法各自的特点及正确性。     

多传感器信息融合理论在无人机相对导航中的应用

为提升无人机的作战效能和作战指标,提升无人机的相对导航精度和导航系统可靠性,以无人机编队的相对导航系统为研究背景,基于容积卡尔曼滤波算法和信息滤波算法,研究容积信息滤波算法。此外,还采用多传感器信息融合理论,利用分布式信息融合结构构建了无人机相对导航滤波器,对来自惯导、视觉和卫星的信息进行融合,获取无人机间的相对位置、速度和姿态信息。该方法提升了无人机相对导航的导航精度、导航可靠性和滤波稳定性,容积信息滤波算法的应用避免了传统滤波算法在高维系统中出现的数值不稳定以及精度降低等问题。数学仿真结果表明,该方法提高了无人机编队之间相对导航的精度和可靠性,证明了算法的有效性。     

基于激光等离子体实验数据重建三维温度场的方法研究

利用加载窄带滤光片的高速相机拍摄激光等离子体灰度照片,基于Radon逆变换将等离子体面辐射强度图像重建为体辐射强度图像。在局部热力学平衡近似下,利用相对谱线强度法对激光等离子体温度进行了计算,得到激光等离子体三维温度场,采用文献报道光谱法实测等离子体局部温度,与等离子体三维温度场可视化结果进行比较,并对温度空间分布特性进行了解释,结果表明:激光等离子体温度场三维重建是合理的。     

基于多传感器信息融合理论的无人机相对导航状态估计方法

为提升无人机的作战效能和作战指标,提升无人机的相对导航精度和导航系统可靠性,本文以无人机编队的相对导航系统为研究背景,基于容积卡尔曼滤波算法和信息滤波算法,研究了容积信息滤波算法。此外,还采用了多传感器信息融合理论,利用分布式信息融合结构构建了无人机相对导航滤波器,对来自惯导、视觉和卫星的信息进行融合,获取无人机间的相对位置、速度和姿态信息。该方法提升了无人机相对导航的导航精度、导航可靠性和滤波稳定性,容积信息滤波算法的应用避免了传统滤波算法在在高维系统中出现的数值不稳定以及精度降低等问题。论文还进行了相应的数学仿真,仿真结果表明该方法提高了无人机编队之间相对导航的精度和可靠性,证明了算法的有效性。     

基于相对观测量的多机器人定位

研究了多机器人队列利用相对观测信息在未知环境中进行同时定位的问题。当队列中某个机器人观测到另外一个或几个机器人时,利用这些信息来同时更新整个队列的位置及协方差矩阵,也即整个队列共享所获得的观测,来得到更精确的位置估计。每个机器人都携带内部及外部传感器,内部传感器感知机器人自身的运动,外部传感器能提供机器人之间的相对观测量,如相对距离和相对方位。利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合内部及外部传感器信息,对多机器人队列进行同时定位;并对不同的观测量及机器人个数进行了仿真分析,给出了不同情况下的滤波器结构,研究比较了它们的定位精度。仿真结果表明,利用机器人之间的相对观测信息,可以显著提高定位精度。     

基于改进质心法的激光条纹中心提取算法

在激光测量系统中激光条纹中心位置的准确定位是整个测量系统的关键。由于激光的光源质量、目标物体表面粗糙度以及光源等因素影响激光条纹中心提取精度。提出一种改进的质心法的激光条纹中心提取算法,该算法利用差影法提取条纹目标,再基于连通域来对条纹目标去噪,通过细化法提取目标条纹的骨架,基于骨架的切线得到激光条纹的法向,最后运用质心法精确地提取激光条纹中心。经过验证,此算法具有提取精度高、实用性广以及鲁棒性好的特点。     

四元数法在计算机图形学中的应用

详细介绍了四元数法的定义、性质以及在计算机图形学中的应用 ,获得了对给定轴旋转的有效四元数表示 ,比较了四元数法与传统方法在三维物体旋转中的优劣     

基于相对轨道根数的几种大椭圆轨道编队构形

大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,可以实现高纬度地区长时间的通信和预警,具有重要的军事应用价值.大椭圆轨道编队飞行可实现空间磁场探测、信息干扰等特殊空间任务.有必要研究大椭圆轨道的多航天器协同运动理论.完善了以相对轨道根数为变量的大椭圆编队相对运动模型,分析了模型的误差.推导并证明了几种特殊的伴随星相对运动轨迹:直线、圆、椭圆,给出了两颗以及三颗卫星形成特殊编队构形的条件.仿真结果表明,在二体条件下,对近距离大椭圆轨道航天器的相对运动,编队具有较高的精度.论文研究结论可为大椭圆轨道航天器编队构形初步设计提供理论指导.     

高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。     

纹理和 Fractals

文中着重讨论了三维逼真性图形显示技术中的二个问题:1.纹理处理;2.fractal方法及其在计算机图形学中的应用。纹理处理是在三维明暗图形的基础上,模拟三维物体表面细节的过程,纹理处理分为两类:(1)对光滑表面,(2)对粗糙表面。fractal方法是描述不规则物体的一种较新的方法,文中较详细地讨论了fractal方法及其在计算机图形学中的应用,给出了模拟地形的方法和处理结果。     

霸权相对衰落背景下奥巴马空间政策体系分析

奥巴马政府上台正值美国霸权危机在金融风暴冲击下逐渐暴露之时,加之全球多极化的政治背景,决定了本届政府空间政策以寻求合作为主线的转型,这也为新形势下促进美国空间技术、空间能力和空间存在提供了参考。在阐述美国霸权相对衰落的社会历史背景的基础上,总结了奥巴马政府上台以来发布的多份空间政策及其相关文件的主要内容,分析了奥巴马政府空间政策体系特征。研究表明,即使奥巴马政府收起了称霸之意,这并不意味着美国就此放弃空间霸权。     

融合阈值法和边缘提取的图像分割算法

针对阈值法分割目标区域不完整和边缘提取断续边缘多的问题,提出了一种融合阈值法分割和多尺度边缘提取的图像分割算法。该算法充分利用阈值分割提供的目标区域信息和边缘提取给出的边缘信息,采用基于区域生长的最大轮廓法连接断续边缘,填充目标孔洞,完成目标分割。利用Matlab平台对该算法进行了验证,结果表明:该算法能有效分割出目标完整轮廓。