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空间多目标跟踪系统及目标轨迹识别技术

空间多目标跟踪系统及目标轨迹识别技术

作者：陈浙泊浙江大学

学位级别：硕士

在现代高技术条件下的战争中，尽早对有严重威胁的军事目标进行探测和跟踪是非常重要的。这在理论实现上就要求能够对远距离目标进行动态的高速的成像。用模拟的视频摄像机可以达到很高的成像速度，但其成像质量不高，且不便于图像处理... 详细信息

在现代高技术条件下的战争中，尽早对有严重威胁的军事目标进行探测和跟踪是非常重要的。这在理论实现上就要求能够对远距离目标进行动态的高速的成像。用模拟的视频摄像机可以达到很高的成像速度，但其成像质量不高，且不便于图像处理。CMOS图像传感器的高度集成化减小了系统的复杂性，可以根据需要将多种功能集成在一块芯片上，单芯片就可以完成CCD摄像机全部电学功能，降低了制造成本。对获得的图像信息，图像读出及处理变得简单而快捷。能设计出更灵巧的小型成像系统。充分利用CMOS的这种特点配合高速处理的DSP电路，可以大大简化电路设计的结构，使得整个系统更集成化。CMOS传感器图像采集的过程是完全数字化的，对局部像素图像的编程随机访问的优点，很容易利用DSP通过各种不同算法实现方便快速的实时的图像处理。由于用于侦察的各种传感器与目标的距离很远，目标在像平面上的像非常小，并且往往淹没在各种杂波背景中。为解决低信噪比运动点目标的检测问题，利用一种基于顺序形态滤波的点目标检测算法。利用百分位p=1对图像进行顺序形态滤波提取目标的广义内边缘，找出候选运动目标点，然后利用图像流模型建立目标的运动约束方程，根据目标像素在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，在多帧连续图像中检测出真实的目标运动轨迹。在此基础上进行图像的光流场计算。在经典的光流场计算理论的基础上结合几种改进方法，提出了一种混合的光流场计算方法。并在此算法基础上进行了检验，证明了其是一种快速有效的算法。

关键词：空间目标 CMOS DSP 光流场

基于遗传算法相位抖动优化的高质量二值条纹产生方法

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光子学报 2019年第8期48卷 44-53页

作者：蔡宁陈浙泊林斌曹向群浙江大学现代光学仪器国家重点实验室国家光学仪器工程技术研究中心杭州310027 浙江大学台州研究院浙江台州318000

采用遗传算法在相位域对抖动算法产生的二值条纹图案进行优化,同时,为了解决遗传算法的耗时问题,用对二值块的优化来代替整个条纹图案的优化.实验结果表明:本文方法对不同离焦量具有鲁棒性,能极大改善抖动算法的测量质量;在轻度离焦、... 详细信息

采用遗传算法在相位域对抖动算法产生的二值条纹图案进行优化,同时,为了解决遗传算法的耗时问题,用对二值块的优化来代替整个条纹图案的优化.实验结果表明:本文方法对不同离焦量具有鲁棒性,能极大改善抖动算法的测量质量;在轻度离焦、中度离焦和重度离焦的情况下,相位均方根误差分别由1.493,1.209,0.989rad,减小到0.972,0.749,0.603rad.

关键词：三维二值图像测量遗传算法优化

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基于空间光调制器的HDR图像获取方法

光子学报 2008年第4期37卷 844-847页

作者：陈浙泊徐进倪旭翔林斌陆祖康浙江大学现代光学仪器国家重点实验室国家光学仪器工程技术研究中心杭州310027

提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成... 详细信息

提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成算法生成HDR图像.该方法具有实时性好、扩展性强、成本较低等优点.

关键词：高动态范围(HDR) 空间光调制器(SLM) LCOS

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基于PID控制器的HDRI系统的研究

光学技术 2008年第4期34卷 547-548,551页

作者：徐进陈浙泊倪旭翔陆祖康浙江大学现代光学仪器国家重点实验室和国家光学仪器工程技术研究中心杭州310027

HDRI系统是指进行高动态范围图像采集的成像系统。在使用空间光调制器进行反馈调制从而获取宽动态范围图像的系统中,由于未知景物光强范围很大,会导致反馈耗时或振荡。提出了一种将控制理论中的PID技术应用于反馈调制系统的调整方法。从... 详细信息

HDRI系统是指进行高动态范围图像采集的成像系统。在使用空间光调制器进行反馈调制从而获取宽动态范围图像的系统中,由于未知景物光强范围很大,会导致反馈耗时或振荡。提出了一种将控制理论中的PID技术应用于反馈调制系统的调整方法。从PID的原理出发,根据工程应用的具体情况,简化了PID控制器的参数,得到了简单的PID控制器参数。通过数值仿真对PID控制器参数进行了充分的讨论,明确了这一参数的最优取值范围及取值原则。通过成像实验验证了这种PID控制参数的正确性。

关键词：高动态范围成像 PID 反馈成像

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可编程成像系统中莫尔条纹处理方法研究

光子学报 2008年第2期37卷 325-327页

作者：徐进陈浙泊李燕倪旭翔陆祖康浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心杭州310027

使用对傅里叶变换频谱进行空间滤波的方法,根据"切口"滤波器在频谱突变位置出现振铃现象的缺点,设计了基于"切口"滤波器的多点高斯滤波器.实验表明:使用该方法可以有效降低莫尔条纹对系统采集到图像质量的影响,得到的重构图像清晰,基本... 详细信息

使用对傅里叶变换频谱进行空间滤波的方法,根据"切口"滤波器在频谱突变位置出现振铃现象的缺点,设计了基于"切口"滤波器的多点高斯滤波器.实验表明:使用该方法可以有效降低莫尔条纹对系统采集到图像质量的影响,得到的重构图像清晰,基本无振铃现象,可以满足系统需要.使用该方法运算量小、处理简单,能够由嵌入式系统完成.

关键词：可编程成像系统图像传感器空间光调制器莫尔条纹高斯滤波器

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一种基于信息理论的高动态范围图像评价方法

光学技术 2010年第1期36卷 106-110页

作者：陈浙泊徐进林斌陆祖康杭州电子科技大学新闻出版学院杭州310018 浙江工业大学浙西分校浙江衢州324000 浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心杭州310027

高动态范围图像(high dynamic range image)指的是扩大了景物可分辨的光照范围的图像。在HDRI成像中动态范围是难以量化测量的,必须将对动态范围的计算转化为其它易于计算的像质评价函数。HDRI图像的像质评价和普通图像的像质评价存在... 详细信息

高动态范围图像(high dynamic range image)指的是扩大了景物可分辨的光照范围的图像。在HDRI成像中动态范围是难以量化测量的,必须将对动态范围的计算转化为其它易于计算的像质评价函数。HDRI图像的像质评价和普通图像的像质评价存在着较大不同。比较了几种像质评价的方法后,提出了利用图像的熵作为标准进行高动态范围成像评价的方法。利用一种自然图像的概率模型对图像的熵与成像动态范围之间的关系进行了数值模拟,得到了具有普遍意义上的理想成像动态范围的计算公式,公式指出了对自然景物完善成像所需的最大动态范围;给出了图像熵与动态范围之间的关系。利用这种关系可以经由计算图像的熵来对系统的动态范围特性做出评价。这种评价方法在指导高动态范围成像系统的设计,以及高动态范围成像系统的测试中将发挥重要的作用。

关键词：高动态范围图像评价熵

一种二维近红外枕形Si基位置敏感探测器研制

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光电子．激光 2006年第10期17卷 1208-1211,1232页

作者：戚巽骏林斌陈浙泊曹向群陈钰清浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心

建立一种新的Si基位置敏感探测器(PSD)光生电流理论模型,导出了PSD的光生电流、光谱灵敏度的表达式;研究了PSD光敏面各层厚度和SiO2薄膜厚度对PSD波长响应灵敏度的影响,认为p层的厚度主要影响PSD在短波段的响应度,而耗尽层对PSD的中长... 详细信息

建立一种新的Si基位置敏感探测器(PSD)光生电流理论模型,导出了PSD的光生电流、光谱灵敏度的表达式;研究了PSD光敏面各层厚度和SiO2薄膜厚度对PSD波长响应灵敏度的影响,认为p层的厚度主要影响PSD在短波段的响应度,而耗尽层对PSD的中长波响应有着很大的影响;设计并制造了二维近红外枕形PSD,对其进行实际测试,其光谱响应峰值波长为920 nm,灵敏度达到0.626 A/W。

关键词：位置敏感探测器(PSD) 近红外 pn结光谱响应

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动态图像处理系统的设计与研究

光学仪器 2003年第6期25卷 34-38页

作者：陈浙泊林斌浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心浙江杭州310027

利用CMOS图像传感器与DSP芯片构成一个高速动态成像系统。由DSP电路驱动CMOS芯片并通过片上AD变换后输出数字信号并即时进行处理。利用这个系统进行了单帧与连续帧的图像采样实验,获得了比较理想的结果。证明了采样频率越高,其对于运动... 详细信息

利用CMOS图像传感器与DSP芯片构成一个高速动态成像系统。由DSP电路驱动CMOS芯片并通过片上AD变换后输出数字信号并即时进行处理。利用这个系统进行了单帧与连续帧的图像采样实验,获得了比较理想的结果。证明了采样频率越高,其对于运动物体的测量数据就越准确。整个系统结构简单,性能可靠,可以灵活地改变三种获取图像的模式,便于对图像信息进行数字化处理。

关键词：动态 CMOS图像传感器 DSP 高速数字化

Nonlinear effect of the structured light profilometry in the phase-shifting method and error correction

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Chinese Physics B 2014年第4期23卷 324-329页

作者：张万祯陈浙泊夏彬峰林斌曹向群 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation CNERC for Optical Instruments Zhejiang University Hangzhou Dianzi University

Digital structured light （SL） profilometry is increasingly used in three-dimensional （3D） measurement technology. However, the nonlinearity of the off-the-shelf projectors and cameras seriously reduces the measurement accuracy. In this paper, first, we review the nonlinear effects of the projector-camera system in the phase-shifting structured light depth measurement method. We show that high order harmonic wave components lead to phase error in the phase-shifting method. Then a practical method based on frequency domain filtering is proposed for nonlinear error reduction. By using this method, the nonlinear calibration of the SL system is not required. Moreover, both the nonlinear effects of the projector and the camera can be effectively reduced. The simulations and experiments have verified our nonlinear correction method.

关键词： structured light profilometry depth measurement phase-shifting algorithm nonlinear effect