红外与激光工程
2022, 51(7): 20210753
1 中国科学院智能红外感知重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
针对空间失稳非合作航天器位姿测量的难题，提出了一种非合作航天器关键特征的双目视觉位姿测量方法。首先，利用两台可见光相机获取高分辨率目标图像，基于改进的弧支持线段的方法提取目标表面的星箭对接环；其次，提出一种基于短线段特征的直线检测方法提取隔热屏十字线；最后，利用对接环与十字线相关特征建立目标坐标系，解算目标坐标系与测量坐标系之间的位姿关系。为了保证追踪非合作航天器时目标坐标系的一致性，提出一种十字线与对接环交点切换的方法。通过暗室环境下相机系统逼近实验与卫星模型转动实验，验证了所提出方法的有效性与准确性，说明该方法可以在超近程跟踪航天器时提供较为实时的相对导航信息。
测量 双目视觉 非合作航天器 椭圆检测 直线检测 位姿测量 中国激光
2022, 49(17): 1704003
中国民航大学电子信息与自动化学院，天津 300300
针对激光雷达在检测道路障碍物的过程中，由点云数据密度不均而导致障碍物检测准确率低和实时性差的问题，提出一种优化的密度噪声空间聚类（DBSCAN）算法以提高道路障碍物的聚类效果。首先依据点云数据的反射强度信息对车道线进行检测，提取感兴趣区域；然后使用射线坡度阈值地面分割算法进行地面分割，实现对斜坡地面的彻底分割；最后提出一种自适应的DBSCAN算法，选取代表性的核心点以及自适应聚类半径，实现对不同距离密集障碍物的快速准确聚类。实验结果表明：所提算法能够对不同距离的密集障碍物准确聚类；与传统算法相比，所提算法的正检率提高24.07个百分点，平均耗时减少1.18 s。
遥感 激光雷达 优化基于密度的噪声空间聚类 车道线检测 地面分割 障碍物聚类 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1228008
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室， 吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
针对辅助驾驶或自动驾驶领域车载图像的车辆压线检测问题，以及检测过程中由于欠曝、阴影或实体遮挡等因素导致的漏检、误检问题，提出基于改进Mask R-CNN与LaneNet的车辆压线检测算法。在网络优化方面，在Mask R-CNN网络的基础上将RoI Align层的图像缩放算法（双线性插值）改进为双三次插值，将全连接层卷积化的VGG16网络取代LaneNet的E-Net共享解码器；在图像增强方面，改进Gamma校正算法以实现欠曝图像的自动校正；在训练数据方面，完成Tusimple数据集中车辆目标的标注并基于改进的随机擦除算法在网络训练过程中进行数据增强。实验结果表明：车辆检测速度保持不变的同时车道线检测速度提升了28%，车辆漏检率、误检率分别降低了38.93%，89.04%，车道线漏检率、误检率分别降低了67.21%，87.05%，算法的性能指标可满足车辆压线判断的应用需求。
图像校正 实例分割 车道线检测 数据增强 压线检测 image correction instance segmentation lane line detection data enhancement line pressing detection
重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
车道线检测是车辆智能驾驶系统的重要组成部分。针对传统的车道线检测方法精度低、实时性能差的问题, 提出一种基于机器视觉的车道线精确检测算法。该算法采用车道内侧边缘线代表车道线, 具体包括预处理和车道线提取两个步骤: 预处理部分包括灰度化、Sobel边缘检测、ROI设定、二值化, 最终得到车道线部分的二值图像; 车道线提取部分包括图像切片、改进的Hough直线检测、DBSCAN直线聚类以及直线拟合, 最终得到精确的车道边缘线信息。最后将算法应用于各种场景下的路况测试, 实验结果表明: 该算法的平均准确率为94.9%, 平均处理时长为25.6ms/f, 具有很好的实时性和鲁棒性。
车道线检测 感兴趣区域 霍夫变换 聚类 lane line detection region of interest Hough transform DBSCAN DBSCAN clustering
1 国网青海省电力信息通信公司，西宁081000
2 国网青海省电力公司，西宁081000
3 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
发送端光时域反射仪(OTDR)在线探测会影响业务信号，因此较少在实际工程应用。为探究发送端OTDR对业务信号光的具体影响，对OTDR的动态范围和光脉冲功率的关系进行了理论分析，基于200 Gb/s和2 Mb/s传输系统，对发送端OTDR在线探测对业务信号光的影响及其原因做了实验研究。实验结果表明：发送端OTDR在线探测对通信业务的影响与系统单波入纤光功率、OTDR的动态范围和系统余量有关，且发送端OTDR产生的强光脉冲光会导致业务信号的强度起伏和时域脉冲波动，从而影响业务通信。
光时域反射仪 动态范围 在线探测 光脉冲 optical time domain reflectometer dynamic range on-line detection optical pulse
1 南京信息工程大学气象灾害与与评估协同创新中心, 中国气象局气溶胶与云降水重点实验室, 教育部气象灾害重点实验室, 江苏 南京 210044
2 江苏省大气海洋光电探测重点实验室(南京信息工程大学), 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
3 江苏省气象探测中心, 江苏 南京 210000
4 上海卫星工程研究院, 上海 201109
褐煤是我国现阶段的主要用煤, 但因为其较低的煤化程度, 使用时会产生污染环境的二氧化碳和黑灰, 而且烟尘中含有的金属离子会危害人体健康, 所以开展对褐煤烟尘的研究非常有意义。 而激光诱导击穿光谱技术(LIBS)具有快速、 多元素同时分析的特点, 适合用于煤烟的原位在线探测。 实验制备了含铅浓度不同的三种褐煤样本(O, H, L), 其中O为原始无铅样本, 利用LIBS对褐煤及煤烟进行原位在线探测。 实验仪器主要由激光器, 反射镜, 聚焦透镜, 触发装置, 载物平台和分析系统组成。 用高纯度铅块校准实验中的的波长漂移。 分析了褐煤样本O, H, L的元素成分。 发现褐煤O中含有C, Si, Fe, Mg, Al, Ca, Sr, Na等元素, 同时检测到空气中的元素N, O, Hα和Hβ等, 且含铅褐煤光谱中多出了8条铅元素的谱线, 最后给出了褐煤中主要元素的光谱鉴别表。 然后使用447 nm的连续光点燃褐煤, 将1 064 nm的脉冲光聚焦在煤烟上, 对褐煤煤烟进行了原位在线检测。 发现煤烟中含有Mg, Ca, Al, Sr, Pb等金属离子, 说明了褐煤中的一些金属离子会随着煤烟排放到空气中并危害人体健康。 经褐煤及煤烟的光谱比较, 发现煤烟的信噪比更差, 且所有元素的谱线强度都比在褐煤中弱很多, 另外发现在烟尘中碳原子谱线的相对强度是所有元素中最高的(无明火), 这说明LIBS可以有效探测CO2。 分析了实验中的CN分子谱, 给出了CN分子的具体波长, 并利用LIFBASE软件拟合了CN分子的转动温度和振动温度, 分别为6 780和7 520 K。 最后对样本H和L两种煤烟中的铅浓度进行分析, 选取参考线(Ca Ⅱ 363.846 nm)归一化之后比较了铅元素在363.956, 368.346和405.780 nm处的相对强度, 发现这三条特征谱线的相对强度与自身实际所含的铅浓度呈很好的线性关系, 验证了LIBS技术应用于煤烟中重金属元素半定量分析的可行性。
激光诱导击穿光谱 褐煤燃烧 原位在线检测 重金属 元素分析 Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Lignite combustion In situ on-line detection Heavy metal Elemental analysis
1 西南技术物理研究所，四川成都 610036
2 31401部队第80分队，内蒙古呼和浩特010000
3 中国电子科技集团公司第29研究所，四川成都610036
由于海天线检测在海天背景下的舰船目标检测与跟踪方面具有重要作用，提出了一种基于边缘灰度梯度门限分析和最小二乘直线拟合法的海天线检测方法。通过分析图像以及调整线性滤波器的步长来扩大海天线附近的灰度梯度差。采用门限分析法提取了边缘坐标，采用最小二乘直线拟合法提取了海天线，并利用MATLAB软件进行仿真验证。结果表明，本文算法可准确提取复杂背景下的海天线，且具有较好的适应性与实用性。
海天线检测 边缘检测 灰度门限 直线拟合 sea-sky-line detection edge detection grayscale threshold straight line fitting
