“实践”八号卫星高等植物培养箱

介绍"实践"八号科学实验卫星高等植物培养箱的技术特点和空间飞行实验情况,重点是生物实验内容、系统组成,以及显微相机自动调焦算法、培养装置内部环境条件保障、植物花朵柱头成像光路与柔性定位等关键技术应用,并总结空间飞行实验的收获与不足,提出今后的改进方向。     

在线实时工件测长系统开发

在线实时工件测长系统是将数字图像处理技术与在线图像检测技术应用于工业生产现场的一个典型实例，系统中采用光学摄像机采集工件图像信息，应用图像增强、边缘检测、图像识别等数字图像处理技术对所采集到的图像信息进行处理识别，实现了在远距离条件下以非接触方式对生产线上的工件进行实时长度测量，并实现了对测量结果的显示、记录及传送。大量实验表明，在线实时工件测长系统能够准确地进行在线工件全天候测长，保证了检测的客观性和真实性。此外，系统还具有耐高温耐污染的特点，适合于工业现场的环境。     

高温射流中粒子测速的脉冲激光显微照像技术

为了获得高温射流中微粒的速度,建立了一套显微照像系统。该系统由双脉冲YAG激光光源、粒子放大成像系统、图像接收系统组成。在采用显微成像技术、补偿式滤光技术、序列成像技术后,克服了喷射粒子直径小、流场发光强、温度高等困难,实现了对同一粒子的两序列照像,根据两幅序列照片,获得了粒子的喷射速度。对该系统的组成、原理及试验结果进行了介绍。     

显微CT技术在航天材料中的应用

文摘针对目前大型工业CT分辨率受限的问题,本文简述了显微CT技术的概念、原理、技术优势,通过显微CT技术对典型航天材料的检测实例,研究了显微CT技术在小尺寸的航天材料检测中的优势。结果表明,显微CT技术能够发现材料中微米级缺陷,能够观察材料中微小缺陷在空间的形貌及分布,并且能通过图像处理软件统计缺陷的尺寸分布,为航天材料无损检测研究提供了新思路。     

一种适用于空间条件的材料防霉性能试验方法

空间环境下开展材料抗菌防霉性能测试试验是检验航天用材料防霉性能的必要试验环节。建立了一种适用于空间条件下的材料防霉性能试验方法。采用"材料层-孢子-供水层"夹心结构作为培养单元,通过喷涂方式将孢子附着在材料层表面。培养单元初始为休眠状态,利用供水层供水作为培养单元激活条件。地面模拟验证试验表明培养单元可以支持黑曲霉孢子在非抗菌材料表面萌发,并在材料片表面均匀生长,为期28天试验中密闭培养与非密闭培养没有显著差异。     

生物再生生命保障地基实验系统气密性评价

针对直接影响生物再生生命保障系统地基实验系统有人密闭系统实验数据准确性的气密性或泄露率问题,以月宫一号大型地基实验系统为例,采用经典气体方程和系统动力学原理建立了影响其舱内气体动态的主要速率方程,并把泄露率作为其中的可调节参数,运用Matlab/Simulink中的S函数建立气体浓度对泄露率变化的瞬态响应特征模型。通过数值仿真实验研究,分析了在假设的不同泄露率下,月宫一号系统内O_2和CO_2气体浓度的动态变化规律。经气密性检验实验测定,月宫一号系统的舱体实际泄漏率为0.043%·d~(-1),仿真实验表明在这样的泄漏率下月宫一号系统的气体浓度瞬态响应规律接近完全密闭系统的水平。运用随机过程控制理论与方法对105天有人实验期间的气体稳态响应特征进行了统计分析研究,证实了在月宫一号有人密闭实验的过程中气体浓度是保持高度稳定的,说明月宫一号系统的气密性保证了系统有人密闭实验数据的可靠性。为后续类似的地基实验系统的设计和构建奠定了基础,可为我国再生生保系统的设计与建造提供相关的理论与方法支持。     

无人机地面站图像压缩传输系统设计与应用

针对无人机地面指挥控制系统要实现互连、互通、互操作的网络化要求,设计了视频信号实时网络传输和显示系统。系统由基于DSP的服务器端和通用客户端播放器组成,服务器端通过设置并行任务完成视频信号的实时采集、编码和发送,客户端完成视频信号的实时接收、解码和播放,从而使系统实现了图像信息在地面站所有显示终端上的实时显示。实验结果表明,系统完全满足无人机地面站系统功能及指标要求,并且通过网络化技术节省了地面站宝贵空间资源,系统设计方法对同类型系统具有一定借鉴意义。     

电晕放电自由基簇射技术杀菌实验研究

控制微生物污染是长时间载人航天系统中生命保障的关键课题。采用电晕放电自由基簇射技术控制微生物的生长并对其灭活。结果表明:水和氧分子放电激活产生的氧化性自由基可使微生物细胞壁和细胞膜被刻蚀或直接氧化分解,从而导致微生物失活,致菌失活效率在99.6%以上。整个灭菌过程在反应器内进行不对人体和其它器材造成损害,适合于空间站等密闭生存系统内空气净化和微生物控制。     

空间高温材料科学实验设备研究进展

高温材料科学实验设备是开展空间材料科学研究的必要支撑。综述了世界主要航天大国关于空间材料科学实验设备的研究现状,重点剖析了国际空间站上典型材料科学实验设备的技术特点。介绍了中国空间高温材料科学实验设备的发展历程,主要体现在从最初功能简单、结构单一的模式,逐渐发展成为集材料制备、处理、实时观察、测试和在线分析等功能于一体的综合实验系统。进一步总结了空间高温材料科学实验设备的关键技术,并对中国材料科学实验设备的深入研究提出了建议。     

超声显微检测系统在涂层检测中的应用研究

主要介绍了超声显微检测系统的组成及原理，采用超声显微检测系统对特种涂层的内部质量进行了超声检测的应用研究。结果表明：该系统能检测出涂层内部的裂纹、气孔、涂层与基体脱粘等缺陷。采用超声瑞利波声透镜，可有效检测出涂层表面及亚表面的缺陷。检测过程中实时显示被测样品的A、B、C三种扫描图像，缺陷检测结果直观。     

神奇的“微小加压舱”

高空飞行密闭服(简称密闭服)是一种带密闭头盔的密闭飞行服装,由不透气材料制成。它把人体与周围空间完全隔绝开,就像在飞行员的周围造成一座微小加压舱,人体处在此密闭空间里,由输往密闭服内的气体对人的体表施加均匀的气体压力,能保证人体正常的生命活动。高空飞行密闭服多使用于长时间飞行的高空侦察机、海军飞机的飞行员等。密闭服(美国称全压服)的研制始于20世纪30年代。1931年,原苏联最早研     

一种基于光电扫描的室内AGV位姿测定方法

针对工业现场中工作空间大、环境复杂、系统运行时间长及测量精度高等特点,本文介绍了一种基于光电扫描的室内AGV位姿测定方法。实验及仿真结果表明,该方法测量精度高,数据更新速率快,能满足多任务、多目标实时测量要求。     

无人机地面站图像预处理系统的设计与应用

为了实现无人机侦察图像的图形字符叠加和预处理,设计了与系统主计算机松耦合的图像处理系统,系统基于DSP技术,通过串行接口控制叠加信息的内容和位置以及滤波增强算法切换,系统封装于独立外置的IU机箱中,有效减小了其与主控制计算机间的相互干扰。对系统组成原理和软硬件实现进行了详细介绍,实验结果表明,系统实现满足性能指标要求,滤波增强功能高效实时,其设计思想对同类型系统具有一定借鉴意义。     

虚拟仿真实验系统的建模方法研究

提出了虚拟仿真实验系统建模的“数学模型 图像模型”的模型结构,该模型从真实实验抽象出实验场景、仪器对象以及元器件对象,采用面向对象方法对它们进行数学建模与图像建模,完成对真实实验的虚拟;总结了虚拟仿真实验开发过程中的各种仿真建模方法和技术,包括数学模型的建立、静态和动态三维图像模型的建立、数学模型与图像模型的协调工作等;最后给出了面向对象的可重用建模方法,该方法具有良好的直观性、可扩展性和可重用性。     

一种多核实时图像处理模块设计与实现

实时图像处理能力是嵌入式系统中影响系统性能的核心因素.为充分挖掘多核DSP性能,从计算机系统结构的角度出发,开展对多核DSP实时图像处理体系结构的研究,设计了一种基于TMS320 C6678的实时图像处理模块.采用FPGA进行实时图像的采集和缓存,利用四线RapidIO高速接口完成FPGA与DSP之间的数据传输,并设计了四级图像缓冲流水处理结构,实现了图像采集、缓存、处理和发送的并行进行.设计了一套基于数据块共享的实时图像处理多核协同处理机制,可以充分利用C6678八个核的优势,实现对图像的实时处理.     

一种用于CT空间分辨率增强的图像重建方法

为在既有硬件条件下提高工业计算机层析成像(computed tomography,CT)系统空间分辨率,分析了提高采样频率的半像素错位工业CT扫描方法,提出了一种基于代数迭代技术的直接重建算法,以面积权值对采集到的投影数据进行交替迭代,实现高分辨率图像重建.利用星型空间分辨率模型开展了计算机仿真分析,重建图像截止频率处的调制度达到0.8,表明了该方法提高空间分辨率的潜力.标准空间分辨率测试卡工业CT扫描重建实验结果进一步验证了其可行性和有效性.该方法简单、易行,在工业CT系统中有良好工程应用前景.      

“神舟八号”飞船实时水稻细胞培育及表达谱芯片分析

成功建立了在空间微重力条件下水稻细胞的培养体系,并在"神舟八号"飞船空间飞行时的微重力条件下对培养过程中的细胞进行了实时固定,保存了水稻细胞中反映微重力条件下基因表达状态的RNA样品。返地后,用RNA质量检测和表达谱芯片方法对回收样品进行了分析。提取的水稻细胞RNA质量检测合格,表明本次空间的实验和固定方法可行和可靠。进一步分析水稻表达谱变化情况显示,微重力条件下水稻细胞的表达谱相比地面重力条件和微重力条件下人工1 g条件下的对照有显著差异。     

三维运动目标体的微机图像模拟

重点阐述模拟训练系统中采用微机成像技术实现空中运动目标体的图像生成原理。微机图像与模拟训练系统的其它设备相配合可实现运动目标体的实时可视摸拟。     

CamShift在加油锥套识别跟踪中的应用

针对插头锥套式自主空中加油过程中加油锥套的识别跟踪问题,提出了一种基于Cam Shift的视觉识别跟踪算法。选取加油锥套跟踪视觉特征,将RGB空间图像转换到HSV色彩空间,并采用自适应阈值算法分割图像。运用最小二乘椭圆拟合算法解算锥套在图像中的中心点坐标;根据目标像素位置变换速度,对Mean Shift算法的目标搜索窗宽进行自适应修正;定义基于巴氏系数的阈值函数,处理锥套被遮挡的情况;将VC与Open CV相结合,设计了加油锥套视觉跟踪软件,对锥套位置进行实时解算和显示。试验结果表明,该算法可达到毫米级精度,满足自主空中加油视觉导航的技术要求。     

高帧频数字相机在高速流动显示中的应用

根据高速流动显示实验研究对高帧频图像采集设备的需要,基于分幅式光路设计原理,结合快响应像增强器和低照度CCD相机,研制了一套兆赫兹采样的高帧频数字相机。利用高帧频数字相机,开展了高速流动显不实验研究：基于高帧频数字相机,结合纹影技术,在激波管上针对方块、凹槽模型,开展了高速流动显示实验,获取了运动激波与模型边界相互作用的序列图像,观察到湍流涡随时间演化发展的过程。结合一台输出功率为8W的连续激光光源和高帧频数字相机,建立了一套高速片光散射流动显示系统,获取了喷流的米氏散射序列图像。实验证明,基于高帧频数字相机的纹影及片光散射技术具备开展高速流动显示实验研究的能力。