CMOS星敏感器图像驱动及实时星点定位算法

利用CMOS图像传感器技术的低功耗和开发简单等优点,设计了新型CMOS星敏感器的图像采集驱动电路.该电路设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,配以静态存储器和并口通讯功能,实现了图像的采集、存储和输出.同时根据4连通域图像分割的原理,在FPGA内部设计了一个数字电路模块,以实现该星敏感器的实时星点定位功能.该模块由于采用了流水线结构,可以和图像采集同步完成星点质心定位算法,减少了向星敏感器数据处理单元中的精简指令集计算机(RISC)的数据传输量和RISC进行星图跟踪和识别的工作量,提高了星敏感器的总体工作性能.对比软件处理结果,对星敏感器的图像采集和质心算法硬件电路进行了验证.     

一种基于系留无人机的图像遥测系统设计

针对海上船舶甲板的监控需求,本文提出了一种基于系留无人机的图像遥测系统设计方法,即通过系留无人机上的图像采集装置对被监控目标进行视频信号实时采集、压缩,再经过遥测装置的编码、调制、放大后由天线进行辐射,最后由数十公里外的遥测接收机完成接收、解调、解码,可实时显示船舶甲板图像信息。文中介绍了系统的软硬件组成、关键设备的设计方法、综合性能的分析,对相关图像遥测技术应用有一定参考意义。     

基于信息隐藏的遥感图像分块压缩

目前JPEG2000等图像压缩方法受制于压缩倍数的限制,无法满足用户对海量遥感数据的实时传输要求,需要进一步减少高分辨率遥感图像产生的数据量,以满足遥感图像数据的空间传输要求。针对此情况提出了一种基于信息隐藏的遥感图像分块压缩方法,利用图像块的相似性判决出基准图像块和相似图像块,将相似图像块的编号隐藏在基准图像块中,只对基准图像块进行JPEG2000压缩。采用标准图像库作为样本图像进行仿真,结果表明,该方法将样本图像压缩前的数据量减少1/3,同时将该样本图像的压缩比提高1.5倍。     

一种基于系留无人机的图像遥测系统设计

针对海上船舶甲板的监控需求，本文提出了一种基于系留无人机的图像遥测系统设计方法，即通过系留无人机上的图像采集装置对被监控目标进行视频信号实时采集、压缩，再经过遥测装置的编码、调制、放大后由天线进行辐射，最后由数十公里外的遥测接收机完成接收、解调、解码，可实时显示船舶甲板图像信息。文中介绍了系统的软硬件组成、关键设备的设计方法、综合性能的分析，对相关图像遥测技术应用有一定参考意义。     

多分辨率重采样压缩算法硬件系统体系结构研究

主要介绍基于多分辨率重采样算法的图像实时压缩系统体系结构设计。文章首先简要描述多分辨率重采样图像压缩算法 ,然后探讨以硬件系统实现该算法所可能采取的多种不同体系结构。在分析比较各种体系结构特点基础上 ,重点阐述以大规模专用集成电路作为系统核心的体系结构 ;为完成多分辨率重采样图像压缩专用集成电路设计 ,对压缩算法进行了并行化、模块化、层次化处理 ,提出实现多分辨率重采样图像压缩算法的超大规模集成电路结构 ,并且以可编程序门阵列实现。实验结果表明 ,以该结构实现的硬件压缩系统 ,在保证恢复图像质量前提下 ,体积小、质量轻、功耗低、数据处理速度快 ,在原理上 ,满足星载环境对图像压缩系统的质量与处理速度要求     

基于DSP和FPGA技术的细胞图像采集系统设计

细胞学研究领域中需要对大量细胞的生长情况进行长期的在线跟踪、记录和分析,针对细胞图像采集和处理中的数据量大、采样频率高、运算复杂等问题,设计了一种新颖的细胞图像采集系统,讨论了DSP(Digital Signal Processor)处理系统和FPGA(Field Programmable Gate Arrays)逻辑控制系统设计中的关键技术问题,以及JPEG图像压缩算法的实现问题.系统主要由视频解码芯片、FPGA以及DSP等组成,具有功能集成、结构简单、编程灵活的特点,能够实现对大量细胞进行长期观测记录的图像采集,以及后期图像数据处理的功能.      

基于优先级和率失真模型的CCSDS-IDC码率分配算法

为了解决遥感图像采集与空间网络传输能力之间的矛盾,迫切需要具有码率控制功能的图像压缩算法。文章面向军事目标监测领域图像目标区域局部高质量需求,针对CCSDS-IDC（TheConsultativeCommitteeforSpaceDataSystems ImageDataCompressionStandard）图像压缩标准,提出了一种码率分配算法。新算法改进了原算法的分段方式,设置了段优先级,并根据优先段覆盖的比例及率失真模型设计了码率分配方案。结果表明新算法在局部峰值信噪比和局部视觉效果上较原算法有明显的提高,当优先段覆盖率低于压缩比倒数时,新算法的整体峰值信噪比与原算法接近。     

图像压缩系统设计

对基于FPGA+DSP架构的图像压缩系统进行了介绍,描述了其系统结构、原理及实现。根据实际需求,采用FPGA+DSP的系统架构设计了一种高性能的图像实时压缩装置,并对系统硬件电路、软件、结构等方面进行了优化设计,实现了飞行试验环境条件下多路视频的采集、压缩、传输、按时序切换等功能,具有处理延时小、功耗低、环境适应性好等特点,并通过了高低温、振动冲击、电磁兼容等多项环境试验考核,具有较高的应用价值。     

图像压缩系统设计

对基于FPGA+DSP架构的图像压缩系统进行了介绍，描述了其系统结构、原理及实现。根据实际需求,采用FPGA+DSP的系统架构设计了一种高性能的图像实时压缩装置，并对系统硬件电路、软件、结构等方面进行了优化设计，实现了飞行试验环境条件下多路视频的采集、压缩、传输、按时序切换等功能，具有处理延时小、功耗低、环境适应性好等特点，并通过了高低温、振动冲击、电磁兼容等多项环境试验考核，具有较高的应用价值。     

卫星遥感图像信息作为姿态敏感器的应用研究

陆标敏感器可以从卫星遥感图像信息中提取卫星的姿态信息,它根据卫星实时图像与基准图像之间的偏移量,计算出卫星的姿态。对陆标敏感器的总体方案进行了设计,在图像匹配技术中采用基于区域特征的先粗匹配、后精匹配的匹配算法,在姿态确定算法中对可能达到的姿态测量精度进行了理论分析,研究表明陆标敏感器可以获得较高精度的卫星姿态信息,作为新型光学姿态敏感器具有重要的研究意义。     

空地协同交通状态感知与应急指挥系统构建

交通事件发生的时间和地点具有不可预测性,不及时处理将会严重干扰交通流的正常运行.构建了基于空基的交通状态感知和应急指挥系统,并提出了系统建设的原则;研究了系统的体系结构,将整个系统分为信息采集层、网络传输层、安全管理层、应急指挥层4个层次.信息采集层主要通过空基、地基等多种手段获取交通信息;网络传输层处理各类网络通信数据包的存储和转发;安全管理层确保系统数据和传输的安全;应急指挥层实现统一接警、处警决策与协调指挥.实现了基于空基信息的道路轮廓特征和电子地图矢量道路的提取,以及航拍图像与电子地图的匹配,为辨识突发事件情况下的路段排队长度和车辆密度奠定了基础.     

基于条件生成对抗网络的HDR图像生成方法

高动态范围（HDR）图像相比低动态范围（LDR）图像有更宽的色域和更高的亮度范围,更符合人眼视觉效果,但由于目前的图像采集设备大都是LDR设备,导致HDR图像资源匮乏,解决该问题的一种有效途径是通过逆色调映射将LDR图像映射为HDR图像。提出了一种基于条件生成对抗网络（CGAN）的逆色调映射算法,以重建HDR图像。为此,设计了基于多分支的生成对抗网络与基于鉴别块的鉴别网络,并利用CGAN的数据生成能力和特征提取能力,将单张LDR图像从BT.709色域映射到对应的BT.2020色域。实验结果表明:与现有方法相比,所提出的网络能够获得更高的客观与主观质量,特别是针对低色域中的模糊区域,所提方法能够重建出更清晰的纹理与细节。      

智慧火箭数据获取技术探索与展望

随着智慧火箭概念的提出,对运载火箭数据获取技术提出新的挑战,目前,运载火箭存在测量领域受限、测量精度不高、可靠性不高、可扩展性差和可裁剪性不高等问题。结合数据获取现状和问题分析,总结出未来数据获取朝着智能化、网络化和轻质高效化方向发展的趋势。结合趋势研判给出某火箭的数据获取总体框架,并对结构健康监测、光纤传感网络、无缆化等关键技术的优缺点和应用场景进行对比分析,提出了光纤光栅传感网络、无线传感网络、磁谐振式无线传能等技术在智慧火箭数据获取上的应用展望。     

一种连杆装置载荷测试系统研究与设计

介绍了一种连杆装置载荷测试系统。某大型火箭芯级与助推器的连接采用了三支点超静定捆绑方式,为了充分了解这一新型捆绑连接结构在火箭大型地面试验和发射前加注过程中的载荷变化情况,开发设计了捆绑连杆载荷监测系统。系统采用了多路模拟开关及扫描技术实现了多通道数据实时采集,同时编制数据采集和数据处理软件对采集到的电压信号进行分析处理。通过对该系统的标定,实现载荷的测量。文章介绍了系统的硬件、软件设计原理和系统的两种工作状态。通过对箭上使用的连杆进行标定,得到连杆受力和系统输出的关系,通过标准载荷试验验证,线性误差在系统允许范围内。该系统载荷测量准确,可以用于火箭各种大型地面试验中捆绑连杆的载荷测量。     

基于IRIG-B码的运载火箭测发流程同步的软件设计方法

为保证运载火箭在零窗口发射,提出了一种基于IRIG-B码(以下简称B码) 的运载火箭测发流程自动执行的软件设计方法,以确保点火前10min至点火之间的各系统流程的同步。本方案通过UDP网络接收B码的时间,并通过五取三冗余算法,以更新本地的B码时间。随后,再根据预设的点火时间及冗余后的B码时间,计算倒计时,以控制口令流程自动执行。     

图像增强算法在航天图像测量中的应用

提出了一种适用于运载火箭图像测量的简单而有效的图像增强算法。经对大量弱光强运载火箭的图像分析,提出了基于像素通道的图像弱光强背景模型,通过全局最优化求解稀疏矩阵将弱光强图像背景从图像中分离,得到合适的可观测图像,为后续图像数据的处理和识别提供了高质量的信息。     

基于深度神经网络的像素级别可见光图像配准

现有图像配准算法中,借助图像采集设备参数的方法存在硬件内参难以获得或精度不够的问题,采用匹配图像特征计算图像单应性的方法存在对场景深度信息利用不全的问题。针对这一现象,提出了结合可见光图像与其深度信息来生成更具有真实性的配准图像对数据,用以训练得到一个可以进行像素级别图像配准的深度神经网络PIR-Net。建立了一个大规模、多视角、超仿真的图像配准数据集:多视角配准(MVR)数据集,该数据集包含7 240对含有深度信息的待配准图像及其像素级别的坐标对准真值;基于编码器-解码器的深度神经网络结构,训练得到一个能以全分辨率形式对2幅输入图像之间的坐标变化矩阵进行重建的PIR-Net。通过实验验证了PIR-Net能够在未知相机内参的情况下实现不同视角的可见光图像配准,并比传统算法具有更高的配准精度。在MVR数据集上,PIR-Net的配准误差仅为通用的特征匹配对准算法(SIFT+RANSAC)的18%,同时减少了30%的时间消耗。      

小型仿生人工手指触觉感知系统设计

针对目前触觉传感器电路复杂、体积大等问题，设计了一套基于导电液的小型仿生手指感知系统，实现了同时测量温度、三维力、压力等物理信息的功能。系统由单片机数据采集电路、触觉电极阵列电路、温度传感电路和压力传感电路等组成。针对被采集信号的特征，设计了信号调理电路，对信号进行了转换及滤波；设计了FPC接口和板对板接口，将各硬件模块进行了有效的衔接，使得电路结构实现了高度一体化；为了实现数据处理和传感器融合，将由手指传感器测量的触觉感知信息通过USB传输给了上位机，并设计了上位机软件，以显示和存储采集到的数据。实验结果表明，该系统能够实现对温度、压力、三维力数据的快速采集、传输和处理。     

一种改进的固液火箭发动机故障诊断方法

针对固液火箭发动机的可靠性问题，设计了一种改进的贝叶斯网络故障诊断方法，可以通过网络化自主逻辑推理，对固液火箭发动机进行故障诊断。为了提取时序观测信号的故障特征，提出将步进法与核主成分分析(KPCA)相结合的分析方法，并根据模糊C均值聚类算法(FCM)建立模糊多态贝叶斯网络，实现对观测信号尺度的模糊处理，提高对不确定性故障的诊断能力。通过Matlab/Simulink建立改进的贝叶斯网络故障诊断系统。仿真结果表明，改进的算法能够实现对固液火箭发动机常见故障的有效诊断，并能够适应小样本集学习的情况。与传统贝叶斯诊断算法相比，故障诊断的平均准确率提高了20.9%。