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自适应神经网络的光电跟踪成像消旋控制系统

光电子．激光 2012年第2期23卷 230-238页

作者：李进金龙旭张柯张然峰李国宁中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为解决机载光电跟踪系统在跟踪过程中由于工作平台框架的转动导致成像画面的旋转问题,提出了一种基于自适应神经网络的消旋控制方法。系统以消旋指令角作为给定位置信息,以光电编码器实测角度值前后两拍之差作为实测速度值,组成速度反... 详细信息

为解决机载光电跟踪系统在跟踪过程中由于工作平台框架的转动导致成像画面的旋转问题,提出了一种基于自适应神经网络的消旋控制方法。系统以消旋指令角作为给定位置信息,以光电编码器实测角度值前后两拍之差作为实测速度值,组成速度反馈内环;以陀螺仪测得的角度值作为位置反馈值,构成位置外环;校正算法采用二阶超前-滞后校正并加入了自适应神经网络算法对其控制参数进行自适应调整。实验结果表明,在消旋拍摄过程中,消旋速度满足设计要求,拍摄图片清晰,消旋精度(均方值)达到1.4',比传统校正方法输出误差减少了46%。

关键词：光电跟踪成像消旋控制系统二阶超前-滞后校正自适应神经网络

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两步双向查找表预测的高光谱图像无损压缩

光电子．激光 2012年第10期23卷 2027-2033页

作者：吕增明李进陶宏江金龙旭张然峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

提出一种基于两步双向查找表预测的高光谱图像无损压缩算法。将谱段内预测和谱间预测有效地结合,去除了高光谱图像强的谱间相关性。根据高光谱图像特点,首先,在光谱线的第1谱段图像采用JPEG-LS中值预测器进行谱段内预测,其它谱段图像采... 详细信息

提出一种基于两步双向查找表预测的高光谱图像无损压缩算法。将谱段内预测和谱间预测有效地结合,去除了高光谱图像强的谱间相关性。根据高光谱图像特点,首先,在光谱线的第1谱段图像采用JPEG-LS中值预测器进行谱段内预测,其它谱段图像采用谱间预测。谱间预测采用两步双向预测算法,第1步预测,采用一种双向四阶预测器,利用该预测器得到参考预测值;第2步预测,采用一种8级查表(LUT)搜索预测算法,得出8个LUT预测值。然后,将参考预测值与其比较得出最终的预测值。最后,将预测差值进行熵编码。实验结果表明,本文算法的平均压缩比达到3.05bpp(bits per pixel),与传统高光谱图像无损压缩算法比较,平均压缩比提高了0.14～2.91bpp,有效提高了高光谱图像无损压缩比低的问题。

关键词：高光谱图像无损压缩两步双向预测 8级查表(LUT)预测

整数小波域张量Tucker分解的多光谱图像压缩

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光电子．激光 2012年第12期23卷 2418-2425页

作者：李进韩双丽吕增明陶宏江张然峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

针对常用多光谱图像压缩算法-把图像作为矩阵向量量化后再进行相应压缩处理-导致图像的本征结构被破坏、信息损失以及压缩效率低等问题,提出一种基于非负张量(NTD)Tucker分解的多光谱图像压缩算法。首先将多光谱图像的每个谱段进行二维... 详细信息

针对常用多光谱图像压缩算法-把图像作为矩阵向量量化后再进行相应压缩处理-导致图像的本征结构被破坏、信息损失以及压缩效率低等问题,提出一种基于非负张量(NTD)Tucker分解的多光谱图像压缩算法。首先将多光谱图像的每个谱段进行二维提升整数5/3小波变换,消除多光谱图像的空间冗余。然后将所有谱段的每级小波变换的4个小波子带看作为4个NTD。对每个非负小波子带张量采用改进局部HALS-NTD算法进行Tucker分解,消除光谱冗余和空间残余冗余。最后,将分解的核心张量和模式矩阵进行熵编码。实验结果表明,本文提出的压缩算法具有良好压缩性能,在压缩比32∶1～4∶1范围内,平均信噪比(SNR)高于40dB,与传统多光谱图像压缩算法比较,提高了1.779dB,有效提高了多光谱图像压缩算法的压缩性能。

关键词：多光谱图像压缩二维提升整数小波变换(2D-LWT) 非负张量域(NTD) Tucker分解改进局部HALS—NTD

未知环境下基于自主行为移动机器人路径规划研究

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未知环境下基于自主行为移动机器人路径规划研究

作者：张然峰吉林大学

学位级别：硕士

月球探测机器人是一种复杂的地形探测移动机器人。其作为宇航员登陆的先行者,对月球的探测和研究具有重要意义,因此世界上各个发达国家都投入了较大的科研力量来研制自己的探测移动机器人。本文针对探测移动机器人运行于未知环境下的特... 详细信息

月球探测机器人是一种复杂的地形探测移动机器人。其作为宇航员登陆的先行者,对月球的探测和研究具有重要意义,因此世界上各个发达国家都投入了较大的科研力量来研制自己的探测移动机器人。本文针对探测移动机器人运行于未知环境下的特点,在行为控制观点的基础上,应用模糊控制的方法,从行为的控制体系结构入手,重点对移动机器人的基本行为设计和行为协调策略进行了研究,并在传统的仲裁机制和融合机制协调策略基础上提出了中间机制,同时给出了相应的仿真结果用以验证算法的有效性。最后利用MATLAB与VRML存在接口这一优点设计了基于VRML仿真平台,为将来在三维环境下研究移动机器人路径规划打下基础。

关键词：移动机器人行为控制模糊控制仲裁机制融合机制中间机制路径规划

同方学位论文库评论

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适于空间图像闪存阵列的非与闪存控制器

光电子．激光 2012年第5期23卷 866-872页

作者：李进金龙旭李国宁张柯王文华张然峰朱鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

提出一种适于空间应用的非与(NAND,not and)闪存控制器。首先,分析了空间相机存储图像的要求,说明了闪存控制器结构的特点。接着,分析了闪存数据存储差错的机理,针对闪存结构组织特点提出了一种基于BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108... 详细信息

提出一种适于空间应用的非与(NAND,not and)闪存控制器。首先,分析了空间相机存储图像的要求,说明了闪存控制器结构的特点。接着,分析了闪存数据存储差错的机理,针对闪存结构组织特点提出了一种基于BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108,2048,5)码的闪存纠错算法。然后,对传统BCH编码器进行了改进,提出了一种8bit并行蝶形阵列处理机制。最后,使用地面检测设备对闪存控制器进行了试验验证。结果表明,闪存控制器能快速稳定、可靠地工作,在闪存单页2Kbt/page下可以纠正40bit错误,在相机正常工作行频为2.5kHz下拍摄图像时4级流水线闪存连续写入速度达到133Mbit/s,可以满足空间相机图像存储系统的应用。

关键词：空间相机非与(NAND,notand)闪存控制器 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108,2048,5)码蝶形阵列

适于航空面阵CCD相机的H.264编码帧内预测算法

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光电子．激光 2014年第8期25卷 1558-1564页

作者：张然峰郝贤鹏吕增明韩双丽李进中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为了提高H.264中帧内预测压缩编码效率,提出一种适于航空面阵CCD相机应用的H.264的新的帧内预测模式。其基本思想为：一个块中的每个像素预测值使用周围像素和权重采用一个N阶线性预测器计算得到,而权重值是由重构像素中与待编码像素的... 详细信息

为了提高H.264中帧内预测压缩编码效率,提出一种适于航空面阵CCD相机应用的H.264的新的帧内预测模式。其基本思想为：一个块中的每个像素预测值使用周围像素和权重采用一个N阶线性预测器计算得到,而权重值是由重构像素中与待编码像素的邻近块计算得到,可参考的邻近块使用l1范数评估。而权重值并不需要传输到解码器中而耗用大量时间。在H.264参考软件JM17.6上的实验结果表明,本文提出的帧内预测算法具有很好的率失真（RD）性能,与标准H.264帧内预测算法比较,对于图像而言,PSNR增加了0.57~0.17dB,比特率减少了9.71~3.94%;对于CIF格式视频序列,PSNR增加了0.05~0.14dB,比特率减少了1.23~1.52%;对于720p50格式视频序列,PSNR增加了0.01~0.05dB,比特率减少了0.25~0.47%。因此,本文算法非常适于航空面阵CCD相机的应用。

关键词：面帧CCD相机视频压缩 H 264压缩最小平方预测

An image compression method for space multispectral time delay and integration charge coupled device camera

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Chinese Physics B 2013年第6期22卷 360-365页

作者：李进金龙旭张然峰 Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and PhysicsChinese Academy of Sciences Graduate University of Chinese Academy of Sciences

Multispectral time delay and integration charge coupled device （TDICCD） image compression requires a low- complexity encoder because it is usually completed on board where the energy and memory are limited. The Consultative Committee for Space Data Systems （CCSDS） has proposed an image data compression （CCSDS-IDC） algorithm which is so far most widely implemented in hardware. However, it cannot reduce spectral redundancy in mukispectral images. In this paper, we propose a low-complexity improved CCSDS-IDC （ICCSDS-IDC）-based distributed source coding （DSC） scheme for multispectral TDICCD image consisting of a few bands. Our scheme is based on an ICCSDS-IDC approach that uses a bit plane extractor to parse the differences in the original image and its wavelet transformed coefficient. The output of bit plane extractor will be encoded by a first order entropy coder. Low-density parity-check-based Slepian-Wolf （SW） coder is adopted to implement the DSC strategy. Experimental results on space multispectral TDICCD images show that the proposed scheme significantly outperforms the CCSDS-IDC-based coder in each band.

关键词： multispectral CCD images Consultative Committee for Space Data Systems - image data compression (CCSDS-IDC) distributed source coding (DSC)

星上大视场TDICCD相机的多光谱图像无损压缩系统

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发光学报 2013年第4期34卷 506-515页

作者：李进金龙旭李国宁韩双丽张然峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

提出了一种适于成像谱段数相对较少的多光谱TDICCD图像的无损压缩系统。所提出的压缩系统主要分为两步:第一步采用SPE架构的5/3提升整数小波变换去除空间冗余;第二步根据小波系数统计依赖性模型对小波系数进行预测,来消除残余空间冗余... 详细信息

提出了一种适于成像谱段数相对较少的多光谱TDICCD图像的无损压缩系统。所提出的压缩系统主要分为两步:第一步采用SPE架构的5/3提升整数小波变换去除空间冗余;第二步根据小波系数统计依赖性模型对小波系数进行预测,来消除残余空间冗余和小波系数的谱段冗余。然后将其与预测值做差进而得到预测残差,同时将预测残差进行熵编码得到最终的压缩码流。最后,使用地检检测设备对多光谱TDICCD图像无损压缩系统进行了试验验证。结果表明,压缩系统能快速、可靠稳定地工作,无损压缩比达到1.544 bits/pixel,比现有压缩系统压缩比提高了0.336 bits/pixel。相机工作在不同的侧摆下,压缩系统可以稳定正常地工作,压缩一帧图像最大耗时仅为26.446 ms。本文所提出的压缩系统有效地解决了多光谱TDICCD图像无损压缩比低和压缩算法整体硬件实现困难的问题。

关键词：多光谱空间相机无损压缩 SPE单元小波系数依赖性小波系数预测

基于视线轨迹匹配的遥感相机敏捷成像几何形变分析

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航天返回与遥感 2016年第2期37卷 108-115页

作者：武奕楠张然峰韩双丽中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

由于航天遥感相机在敏捷成像过程中姿态和成像方位的变化,以及地球曲率的影响,会导致像面空间几何映射形状发生不同程度的形变。文章分析了遥感相机的敏捷成像模式及特点;根据时间延迟积分(TDICCD)遥感相机的成像特点,建立了基于共线方... 详细信息

由于航天遥感相机在敏捷成像过程中姿态和成像方位的变化,以及地球曲率的影响,会导致像面空间几何映射形状发生不同程度的形变。文章分析了遥感相机的敏捷成像模式及特点;根据时间延迟积分(TDICCD)遥感相机的成像特点,建立了基于共线方程的几何配准模型,通过追迹地面点精确地描述任意姿态下的空间成像几何数学关系;通过样例计算各种工况下的整个视场对应的像元地面分辨率,分析了在各种敏捷成像状态下的几何形变情况。以在轨实际图像进行数据比对,结果表明平均误差小于0.009m。该方法同样可应用于其它类型航天遥感相机在不同姿态下的几何形变分析。

关键词：敏捷成像几何形变共线方程地面分辨率航天遥感