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伪随机编码结构光系统的标定

仪器仪表学报 2014年第6期35卷 1354-1362页

作者：唐苏明张旭屠大维上海大学机电工程与自动化学院上海市智能制造及机器人重点实验室上海200072

提出了一种采用伪随机编码原理生成彩色编码图案的结构光系统标定方法。首先,结构光系统向带有棋盘格图案的标定板投射白光,拍摄棋盘格图像,随后将棋盘格图案用白纸完全遮盖,投射彩色编码图案,并拍摄彩色编码图像。其次,采用一种基于K-... 详细信息

提出了一种采用伪随机编码原理生成彩色编码图案的结构光系统标定方法。首先,结构光系统向带有棋盘格图案的标定板投射白光,拍摄棋盘格图像,随后将棋盘格图案用白纸完全遮盖,投射彩色编码图案,并拍摄彩色编码图像。其次,采用一种基于K-均值聚类的角点自动提取方法提取伪随机编码图像的角点信息,利用彩色角点信息和射影变换原理建立摄像机图像和投影仪图像的对应关系,根据此对应关系,将三维空间特征点在摄像机坐标系下的图像坐标转换成投影仪坐标系下的图像坐标,从而实现对摄像机和投影仪的同时标定。最后,充分利用伪随机编码图案的桥梁作用对结构光系统外参数进行了整体优化,进而完成系统标定。实验结果表明该方法的标定精度可达0.3像素,且利用此法获得的标定数据对物体进行重建曲面的质量良好。

关键词：结构光系统标定伪随机编码 K-均值聚类射影变换

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伪随机编码超宽带短脉冲的探测能力研究

强激光与粒子束 2006年第11期18卷 1883-1887页

作者：祝忠明王绪本张双狮成都理工大学信息工程学院成都610059

为进行弱信号检测,研究在脉冲雷达中获得大信号时间宽度与信号带宽积的方法,利用伪随机编码方法调制超宽带短脉冲,可以在保持子脉冲信号带宽的情况下,以低功率发射长脉冲串类噪声信号,而提高信号的能量,提高探测距离。通过仿真实验得出... 详细信息

为进行弱信号检测,研究在脉冲雷达中获得大信号时间宽度与信号带宽积的方法,利用伪随机编码方法调制超宽带短脉冲,可以在保持子脉冲信号带宽的情况下,以低功率发射长脉冲串类噪声信号,而提高信号的能量,提高探测距离。通过仿真实验得出,利用伪随机编码技术可以使超宽带信号具有更强的探测能力,可以在回波信号功率水平远远小于噪声水平(如信噪比5%)的情况下实现对探测目标的高保真成像。

关键词：伪随机编码超宽带短脉冲探测脉冲压缩

伪随机编码磁性源瞬变电磁发射技术及电磁响应分析

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第5期51卷 1268-1278页

作者：石琦刘丽华倪志康刘小军方广有中国科学院空天信息创新研究院北京100000 电磁辐射与探测技术院重点实验室北京100000 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100000

为了设计一种伪随机编码磁性源瞬变电磁系统,从关键技术和电磁理论方面讨论该系统的设计与该系统在均匀半空间大地模型下所使用的正反演方法。首先对比分析4种伪随机编码的特性,从中选择m序列作为系统的激励信号;然后,基于有源恒压钳位... 详细信息

为了设计一种伪随机编码磁性源瞬变电磁系统,从关键技术和电磁理论方面讨论该系统的设计与该系统在均匀半空间大地模型下所使用的正反演方法。首先对比分析4种伪随机编码的特性,从中选择m序列作为系统的激励信号;然后,基于有源恒压钳位技术设计系统发射电路,正演出实测数据的电磁响应。根据m序列伪随机编码系统辨识理论,响应波形经预处理后得到大地脉冲响应估计值并与标准值比较。研究结果表明:该磁性源瞬变电磁系统可以克服感性负载的阻碍作用,发射出波形质量高的伪随机编码电流;若电流波形的自相关性好,即使电流波形出现一定程度失真,仍可以获得与理论值很接近的大地脉冲响应估计值,预处理结果不完全依赖伪随机编码电流波形。

关键词：伪随机编码磁性源瞬变电磁辨识方法维纳滤波

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彩色伪随机编码结构光解码方法研究

光电子．激光 2015年第3期26卷 548-558页

作者：唐苏明张旭屠大维上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海市机械自动化及机器人重点实验室上海200072

在采用伪随机序列生成彩色条纹作为投影图像的基础上提出了一种对彩色伪随化编码结构光三步解码新方法。首先,建立向量梯度算子将Canny算子推广到彩色多通道图像,对彩色带状图像进行彩色边缘检测,确定边缘特征的位置信息;其次,采用引导... 详细信息

在采用伪随机序列生成彩色条纹作为投影图像的基础上提出了一种对彩色伪随化编码结构光三步解码新方法。首先,建立向量梯度算子将Canny算子推广到彩色多通道图像,对彩色带状图像进行彩色边缘检测,确定边缘特征的位置信息;其次,采用引导式K-means聚类算法和颜色分辨能力较强的颜色不变量对图像进行颜色识别和分类,继而获得边缘特征的颜色信息;最后,提出分步窗口匹配算法对边缘特征序列进行匹配,从而确立拍摄图像和投射图像上的边缘特征的对应性。实验结果表明,提出的解码方法在不需要假定被测物体表面颜色和纹理结构的条件下,依然能够有效地提高解码的精度,具有较强的鲁棒性。

关键词：彩色结构光伪随机编码解码彩色边缘检测颜色识别匹配

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浅表层伪随机编码超宽带探地雷达研制

仪器仪表学报 2012年第8期33卷 1902-1908页

作者：王伟张群英方广有中国科学院研究生院中国科学院电子学研究所电磁辐射与探测技术重点实验室

伪随机编码信号因为有着较大的时间带宽积和良好的自相关特性,在探地雷达设计中有着广阔的应用前景。介绍了一套伪随机编码超宽带探地雷达的原理和具体实现方法。基于数字芯片的超宽带信号产生和采样方法,极大地降低了系统设计复杂程度... 详细信息

伪随机编码信号因为有着较大的时间带宽积和良好的自相关特性,在探地雷达设计中有着广阔的应用前景。介绍了一套伪随机编码超宽带探地雷达的原理和具体实现方法。基于数字芯片的超宽带信号产生和采样方法,极大地降低了系统设计复杂程度,易于调试。串并转换技术实现了FPGA和高速DAC的数据速率转换。混合采样技术降低了实时采样率,从而降低了采样芯片成本。现场实验结果表明,伪随机编码超宽带信号可以有效地应用于探地雷达,可以在极低功率下实现对地下目标的探测识别。增加编码长度可以在分辨率不变的情况下增加发射能量,从而提高探测性能。

关键词：探地雷达伪随机编码超宽带 M序列混合采样

不标定三维欧氏重构中单幅彩色伪随机编码图像特征点提取方法研究

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计量学报 2010年第3期31卷 214-218页

作者：廖素引吴先良卫敏马修水李桂华安徽大学电子科学与技术学院安徽合肥230039 合肥师范学院安徽合肥230000

在三维主动视觉系统中，为有效提取单幅彩色伪随机编码图像特征角点并给特征点匹配提供更多的样本信息，采用定位于彩色图像的Harris算子探测特征角点，并利用目标灰度同背景灰度比较构造一个自适应阈值判定条件，从而提高了角点响应的... 详细信息

在三维主动视觉系统中，为有效提取单幅彩色伪随机编码图像特征角点并给特征点匹配提供更多的样本信息，采用定位于彩色图像的Harris算子探测特征角点，并利用目标灰度同背景灰度比较构造一个自适应阈值判定条件，从而提高了角点响应的适应性和精确性。特征点提取实验及三维欧氏重构结果证实了该方法的适用性及有效性。

关键词：计量学不标定三维欧氏重构 Harris彩点探测自适应阈值伪随机编码

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伪随机编码电磁波场源发射系统研究

伪随机编码电磁波场源发射系统研究

作者：陈浩长江大学

学位级别：硕士

电磁探测法是一种地球物理勘探中常用的方法。根据地层中各导电介质的电阻率参数的不同能快速、高效地对未知地层的地球物理状况进行查探。随着实际勘探工作的推进,可控电磁源已成为解决非常规化的油气藏或者矿物的重要手段。在野外施... 详细信息

电磁探测法是一种地球物理勘探中常用的方法。根据地层中各导电介质的电阻率参数的不同能快速、高效地对未知地层的地球物理状况进行查探。随着实际勘探工作的推进,可控电磁源已成为解决非常规化的油气藏或者矿物的重要手段。在野外施工现场杂磁干扰强烈,对探测结果会产生较大误差影响准确性。伪随机码具有白噪声性质,自相关性较好,因此有良好的抗噪效果,能有效提高信噪比。本文在编码源的角度正是基于这种思考,将伪随机码应用到地球物理探测方向。本文开展伪随机编码电磁波场源发射系统的研究,主要研究内容及创新性体现在以下几个方面:(1)基于野外勘探使用实用性的考察研究,本文提出了一种多组合功能的电磁场源发射系统。通过对发射机系统同时装备伪随机恒流阶跃源和伪随机脉冲源的功能,不仅有效地提高了抗干扰能力,而且增强系统的使用便捷性,也进一步提高勘探工作效率。(2)基于推挽准谐振变换原理的研究设计了一种便携式免散热环节的电源。一个便携式电源便可完成整个系统电力供应需求,经过隔离电路环节给各部分供电且互不受影响。此外,电源是由直流升压推挽电路完成,没有不可控整流环节,无功功率较少,能量利用率高,热量损失较少,故免去了散热环节,体积更加轻小。(3)基于对发射机电路原理的理解与掌握,进行了以IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)为主体的硬件电路设计。因IPM具有较高集成度,主功率环节的体积也很小。鉴于PID思想的考虑,对主功率设计电路进行了包含欠压、过压、过流、温度、缓冲电路等保护电路的设计,并对相关参数的选取进行了具体的计算,以提高系统的安全与稳定性。(4)结合脉宽调制技术的思想,通过软硬件条件调节H桥脉宽的占空比实现恒流反馈控制。通过脉宽调制方式调节电子开关的有效占空比,进而控制输出电压的大小,达到控制电流的目的。脉宽调制方法还有一个显著优点就是能提高电子开关的使用寿命。经过室外测试证实,本文所设计的电磁波场源发射系统满足设计要求,具有较大的实际应用价值。结合实际设计过程和试验效果考虑,尚有可进一步完善之处,并且因其有较大的工程探测使用需求,可进一步发展。

关键词：伪随机编码信噪比 IPM 便携发射系统

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伪随机编码脉冲在UWB搜救雷达中的应用

伪随机编码脉冲在UWB搜救雷达中的应用

作者：张双狮成都理工大学

学位级别：硕士

现代社会复杂多变，地震、山体房屋建筑坍塌、火灾、劫持绑架、恐怖主义时有发生，严重威胁着国家和人民的财产安全，更主要的是人民的生命安全。在这些城市灾害发生的时候，公安执法人员希望能对建筑物中的罪犯快速有效定位，相关搜救... 详细信息

现代社会复杂多变，地震、山体房屋建筑坍塌、火灾、劫持绑架、恐怖主义时有发生，严重威胁着国家和人民的财产安全，更主要的是人民的生命安全。在这些城市灾害发生的时候，公安执法人员希望能对建筑物中的罪犯快速有效定位，相关搜救人员都希望能有一套有效手段，对困在建筑、浓烟、废墟中的人实现快速搜索定位解救。成都理工大学地球探测重点实验室成功的研究了用声波震动搜救的方法并研制了救生仪器，在此基础上又探索用超宽带电磁方法作为探测手段实现救生，本论文就是国家自然科学基金项目《城市灾害救助生命搜索的超宽带电磁探测方法研究》中的一部分。本文系统介绍了UWB搜救雷达系统的工作原理;发射信号时域特点、频域特点，并在此基础上研究了UWB搜救雷达信号的设计方法和信号的探测能力;系统介绍了伪随机编码脉冲信号的特点、脉冲压缩原理、脉冲压缩器的设计、子脉冲匹配滤波器的原理和设计方法，并在此基础上对伪随机编码脉冲压缩器和子脉冲匹配滤波器进行了仿真设计;研究了UWB雷达目标的宽带特性，针对城市灾害救助与生命搜索任务建立了探测仿真实验模型;最后在理论研究的基础上对所建立的信号模型、目标信息模型、探测模型进行了计算机仿真研究，得出了很好的结果。首先，UWB短脉冲特性参数决定其穿透能力、横向分辨率和纵向分辨率、目标探测、成像、识别能力等;其次，利用伪随机编码方法调制短脉冲可以在保持子脉冲信号带宽的情况下，以低功率发射长脉冲串，而提高信号的能量，提高探测距离。模拟实验指出，缩短UWB子脉冲宽度可以提高信号的径向分别能力，而利用伪随机编码技术可以使UWB信号具有更强的探测能力，可以在回波信号功率水平远远小于噪声水平(如S／N=5％)的情况下实现对探测目标的高保真成像。

关键词：伪随机编码脉冲压缩超宽带雷达搜救探测

一种基于射频开关切换的伪随机编码超宽带多发多收雷达设计

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雷达学报（中英文） 2017年第1期6卷 43-54页

作者：苏海张晓娟叶盛波张群英方广有中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

多发多收超宽带雷达能实时探测到目标的距离向和方位向信息,在地质勘测、生命救援、穿墙目标跟踪等领域具有重要的应用价值。该文提出一种基于射频开关切换的伪随机编码超宽带多发多收雷达设计方法,研制出一套伪随机编码超宽带MIMO雷达... 详细信息

多发多收超宽带雷达能实时探测到目标的距离向和方位向信息,在地质勘测、生命救援、穿墙目标跟踪等领域具有重要的应用价值。该文提出一种基于射频开关切换的伪随机编码超宽带多发多收雷达设计方法,研制出一套伪随机编码超宽带MIMO雷达系统。为了降低系统的成本和复杂性,采用射频开关切换的方法来实现多发多收。由于射频开关的耐压值有限,采用峰值功率为18 d Bm的伪随机编码信号作为雷达发射信号。最后通过混合采样方法实现超宽带信号的采样接收,并且调用FPGA内部的DSP硬核来进行实时脉冲压缩,以缓解后续数据处理运算量大的问题。实验结果表明,该雷达系统能实时探测到目标的方位向和距离向信息。

关键词：超宽带雷达伪随机编码开关切换多发多收 FPGA