针对靶场测量中包含较多目标的跟踪且目标容易丢失问题,提出一种多经纬仪、大视场的协同跟踪系统。该系统拟以Xilinx公司的Virtex 5系列FPGA与TI公司TMS320C6455型高速DSP为核心处理器,采用一片FPGA作图像拼接融合决策器控制两台经纬仪达到扩大视场的目的。依据主视场得到目标俯仰方位以及灰度等特征,由决策器控制分视场对丢失目标进行协同跟踪,并将两台经纬仪的图像进行拼接融合,达到大视场、多目标实时跟踪的目的。通过具体实验表明,该系.统适用于目标分散、目标涵盖区域较广的多目标跟踪问题,在分辨率640×512、镜头焦距220 mm条件下,单个经纬仪可获得方位2°,俯仰2.5°的视场。本系统能达到的视场为方位3.6°,俯仰2.5°,跟踪效率高且能满足系统实时性的要求。

提出了一种基于纤芯偏移衰耗的全光纤迈克耳逊干涉型液位传感器。理论和实验结果表明,传感器的反射谱的条纹对比度受浸在被测液体中的干涉臂臂长影响,当液位变化0～30 mm,干涉条纹对比度变化约3 dB,在线性区其液位灵敏度约为0.84 dB/mm。此外该传感器对温度不敏感,在30°Ｃ～80°Ｃ范围内,且没有任何温度补偿情况下,被测液位误差小于1％。该液位传感器有很好的鲁棒性和重复性,制作工艺简单,成本低,在实际工业应用中具有广泛的应用前景。

平视仪显示组件的发展,经历了CRT模拟像源,正在向TFT-LCD液晶数字像源发展。介绍了机载平视仪TFT-LCD液晶数字像源显示组件的研制,重点解决了高亮度、宽温工作、散热等关键技术。

为了实时、快捷、无损获取作物生长信息,采用新型的线性可调谐滤光片(LVF)分光技术,研制了作物生长信息光谱测量系统。选取线性可调谐滤光片为分光单元,硬件系统单元采用线阵CMOS探测器,在驱动单元脉冲信号的作用下完成光电转换、存储和转移等功能,并采用USB数据采集板对光电信号进行AD转换。上位机界面采用MFC和OpenGL语言编程。在室内用卤钨灯光源对玉米叶片进行验证,试验表明该系统能够较好地实现玉米冠层反射光谱的实时检测,在玉米叶绿素快速诊断方面具有可行性,为作物生长监测设备的研发提供了有力支持。

为了研究可控空心光束在梯度折射率介质中的传输特性,采用广义惠更斯-菲涅尔积分公式,推导出可控空心光束在梯度折射率介质中通过旁轴ABCD光学系统后的一般传输公式。在此基础上,结合光强二阶矩的方法,给出了相应的一般束宽变换公式。通过数值分析研究了梯度折射率介质传输场中强度分布和均方根束宽的变化特点,讨论了介质梯度折射率系数、空心光束的阶数、控制参数p对传输特性的影响。研究结果表明,在梯度折射率介质中,可控空心光束轴上光强和束宽随着传输距离呈现周期性变化。空心光束的阶数和控制参数p对光强分布和均方根束宽影响较大。并且在光强峰值位置处,光强分布不再保持原来暗中空的特性,而是迅速变为类高斯分布。

为解决现有Base型Camera Link相机需要专用采集卡和系统机才能存储的问题,设计了基于FPGA的脱机存储系统。该系统使用两片SDRAM交替缓存图像后,经乒乓操作存储到两块IDE固态硬盘中。该系统实现了分辨率为640×480,帧频为100 f/s的10位图像数据存储。实验表明系统实现了图像数据的完整存储。

设计了一种基于单片机的远程水位监测系统,该系统包括水位采集电路、继电器控制水泵加水模块、液晶显示、报警电路、GPRS通信模块等构成。光电传感器将水位信息送入单片机进行处理,通过键盘设置液位高、低和限定值,保持水位稳定在设定的阈值范围内。若水位高度超出液位的上下限阈值时,则及时发出报警并经通信电路模块进行GPRS输送数据到上位机端进行处理。仿真实验证明该控制能够直观地显示水位高度,方便的控制水位高度。

针对传统基于边缘的3D视觉跟踪存在准确性不足的问题,提出一种基于角点特征的3D跟踪,提高准确性。首先,给出了基于目标物CAD模型实现3D视觉跟踪的基本方法;其次,针对基于边缘的3D跟踪存在近似处理等不准确行为,提出了基于角点特征,快速简便寻找下一帧对应角点的策略,避免了基于边缘等方法不易在下一帧准确找到对应控制点的弊端,为提高准确性创造了条件;再者,采用非线性映射的方式描述最小二乘问题,而后实施迭代的优化,得到更精确的解,从而进一步提高跟踪的准确性。最后的实验结果表明基于角点特征的新方法估计目标物位姿的误差比经典的基于边缘的RAPiD方法小得多,实现了3D视觉的精确跟踪。

为了提高工件测量自动化程度和测量精度,设计了基于万能工具显微镜的非接触自动测量系统。对该系统所采用的图像去噪、边缘检测、亚像素定位等算法进行了研究;首先,在纵向和横向导轨上分别安装高精度光栅尺,用光栅信号采集卡采集纵向和横向光栅信号,经计算机数据处理获取被测物体测量尺寸整数部分;在工件检测目镜和纵向和横向读数目镜的位置上分别安装工件检测CCD和纵向和横向读数CCD,经过图像处理测得尺寸小数部分;然后,将两部分尺寸输入到AutoCAD中自动绘图标注显示最终测量结果。实验结果表明:该系统具有较高的测量精度,基本满足实际测量中快速、高精度的要求。

提出了一种均匀会聚菲涅尔透镜设计方案,透镜基于离轴聚焦设计,采用方形非旋转对称结构,利用光强叠加实现均匀会聚。文章基于该方法建立了几何聚光比分别为56、100、400和900倍,焦距分别为300 mm、400 mm、500和600 mm的透镜模型,并利用光学仿真软件对其聚光性能进行分析。研究结果表明:基于该方法设计的透镜能够较好地实现均匀会聚,且聚光效率和聚光分布均匀度均超过80％,可以满足聚光光伏需要。

根据Thommen等人提出的四能级高密原子气体模型<参考文献原文>,应用强相干场,实现了电磁诱导左手效应并伴随着零吸收高折射率。同时,研究了外加相干场、信号场及失谐对左手效应的影响。结果发现,介质的介电常数和磁导率同时为负的频段(即双负频段)随着相干场和失谐的Rabi频率的增加而变宽;同时,随着相干场Rabi频率的增加,介质出现了零吸收,并且在零吸收点附近出现了高的负折射率。然而,信号场如果过大,相反地会增加吸收,并且双负频段也会减小。

采用格雷互补码代替传统的单脉冲作为系统响应激励源,分析了格雷互补码和累加平均算法相对传统单脉冲激励在提高信噪比上的优点。通过软件仿真和硬件设计,实验结果与理论分析一致,验证了二者在实现长距离拉曼测温系统上的可行性。

对基于NSCT分解的可见光和红外图像的融合算法进行了优化技术研究。在场景复杂或有多个区域需要同时关注时,低频子图融合阶段采用简单的二值化区域分割方法并不能将不同区域的感兴趣目标有效地反映到融合结果中。所以本文采用基于最大熵的多阈值分割方法,并对每一个分割区域计算其区域能量比指导融合系数的求取;高频融合阶段采用最能保持图像细节的梯度最大规则。实验结果表明本文算法能够将多个区域中的感兴趣目标很好地反映到融合结果中,并保留了可见光图像丰富的细节信息和分辨率高特征,融合图像具有更好的视觉效果。

针对无衍射光大景深成像系统所拍图像对比度低,边缘轮廓模糊,提出一种新的基于Retinex理论的图像复原算法。首先,利用同场景多幅图像叠加对多幅无衍射光图像进行叠加处理,去除图像的加性噪声,然后将处理后的图像通过多尺度Retinex(MSR)算法处理得到目标图像。实验结果表明:采用的同场景多幅图像叠加与多尺度Retinex组合算法(MCIMSR)同单一的多幅图像叠加或者多尺度Retinex算法相比,图像对比度更大,边缘轮廓更清晰,图像主观视觉特性有明显的提升。因而,将该方法应用于无衍射光大景深成像系统的图像复原,能够满足成像和在线检测的要求。