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粗糙表面双向反射分布函数优化建模与验证

激光与光电子学进展 2018年第5期55卷 396-402页

作者：袁艳金鼎苏丽娟北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

目标表面双向反射分布函数(BRDF)可用于描述目标的散射特性,被广泛应用于目标探测识别、特征分析提取等领域。基于五参量BRDF模型,针对目标表面材质特点建立了两类材料的简化五参量模型(半光面材料BRDF模型和毛面材料BRDF模型)。在此基... 详细信息

目标表面双向反射分布函数(BRDF)可用于描述目标的散射特性,被广泛应用于目标探测识别、特征分析提取等领域。基于五参量BRDF模型,针对目标表面材质特点建立了两类材料的简化五参量模型(半光面材料BRDF模型和毛面材料BRDF模型)。在此基础上,优化了模型参量拟合算法,在粒子群优化算法(PSO)中引入模拟退火算法(SA),提高了算法的局部搜索能力和效率。实验测量了不同粗糙度的2024铝合金样片和三种大粗糙度样片的BRDF数据,分析了目标样片BRDF随散射角的变化趋势以及其与表面粗糙度的关系。利用模拟退火粒子群优化算法(SAPSO)、遗传算法(GA)、粒子群算法对实验数据进行拟合,模型计算结果与实验结果的对比显示,模拟退火粒子群算法拟合误差更小,更适用于BRDF优化建模,证明了该算法的有效性。

关键词：散射双向反射分布函数建模优化模拟退火粒子群优化算法粗糙表面

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基于陨石坑的视觉导航技术研究综述

激光与光电子学进展 2023年

作者：许利恒江洁马岩北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室

自主导航是深空探测的关键技术，国内外已经进行了多项地外行星自主着陆任务。基于陨石坑进行自主视觉导航的技术是当前的研究热点，各类行星的陨石坑特征丰富，基于地形特征进行位姿估计是视觉导航的重要技术。本文首先简要介绍近几年... 详细信息

自主导航是深空探测的关键技术，国内外已经进行了多项地外行星自主着陆任务。基于陨石坑进行自主视觉导航的技术是当前的研究热点，各类行星的陨石坑特征丰富，基于地形特征进行位姿估计是视觉导航的重要技术。本文首先简要介绍近几年深空探测领域导航技术的应用进展以及自主导航方法的分类，并根据传感器成像方式对视觉导航分类，重点介绍基于陨石坑的地形相对导航方法。然后总结基于陨石坑方法的优势和难点，介绍陨石坑的定义与数据类型，概括国内外研究机构和人员。接着将基于陨石坑的导航方法分为陨石坑检测、陨石坑识别和位姿解算三个阶段，分别从监督检测、非监督检测和复合检测详细介绍陨石坑检测方法的研究现状，同时根据着陆阶段和有无初始姿态信息分别介绍陨石坑识别的国内外方法，随之详细介绍基于图像信息和结合动力学模型的位姿解算方法。最后对基于陨石坑的视觉导航技术进行总结，并对其发展前景进行展望。

关键词：视觉建模(330.4060) 算法(150.1135) 检测(330.1880) 模式识别(100.5010)

基于对象性测度估计和霍夫森林的目标检测方法

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红外与激光工程 2015年第6期44卷 1936-1941页

作者：胡梦婕魏振忠张广军北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

实现高效准确的目标检测算法在视频监控、自动导航等诸多领域有着至关重要的作用。针对现有目标检测算法速度不高且鲁棒性差的缺点,提出了一种基于对象性测度估计和霍夫森林的快速目标检测方法。首先,基于自下而上的视觉注意机制,采用... 详细信息

实现高效准确的目标检测算法在视频监控、自动导航等诸多领域有着至关重要的作用。针对现有目标检测算法速度不高且鲁棒性差的缺点,提出了一种基于对象性测度估计和霍夫森林的快速目标检测方法。首先,基于自下而上的视觉注意机制,采用对象性测度估计,提取图像中的物体候选集;然后,在由物体候选集确定的感兴趣区域内进行霍夫森林目标检测,确定目标中心位置;最后,结合目标中心所在的对象性测度估计候选框的尺度信息,确定目标大小。实现结果表明,该方法在提高霍夫森林目标检测算法检测准确度的同时,大大提升了检测速率。

关键词：目标检测霍夫森林对象性测度估计

基于双阈值Huber范数估计的图像正则化超分辨率算法

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物理学报 2013年第20期62卷 100-106页

作者：周树波袁艳苏丽娟北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

多帧图像超分辨率算法利用图像间的互补信息,可以从一系列具有亚像素位移的低分辨率影像数据中重建出高分辨率图像.在众多超分辨率算法中,正则化方法以其求解病态问题的有效性而被广泛应用,但在此类方法中,最优估计算子的估计准确度对... 详细信息

多帧图像超分辨率算法利用图像间的互补信息,可以从一系列具有亚像素位移的低分辨率影像数据中重建出高分辨率图像.在众多超分辨率算法中,正则化方法以其求解病态问题的有效性而被广泛应用,但在此类方法中,最优估计算子的估计准确度对最后的重建结果有着较大的影响.本文在现有正则化超分辨率重建算法的基础上,提出了一种基于双阈值Huber范数的极大似然估计算子,可以提高Huber范数对于阈值取值的容忍性和算子估计精度;并给出了基于该算子的正则化超分辨率算法的迭代公式.通过对仿真图像进行重建,结果表明算法可有效地抑制各种噪声并保证重建效果;同时将此算法应用于实际图像的超分辨率重建,有效地提高了目标影像的空间分辨率.

关键词：图像处理图像重建超分辨率正则化

基于GM(1,1)与灰区间估计的SPE通量水平长期预测

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北京航空航天大学学报 2014年第8期40卷 1134-1142页

作者：王中宇李强燕虎王倩北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

太阳质子事件（SPE,Solar Proton Events）是干扰日地空间最主要的源,大规模质子事件会影响在轨空间站实验设备的可靠性,有时甚至会威胁空间站的安全运行.提出一种基于灰色GM（1,1）和区间估计太阳质子事件预测方法;首先对1976—2010年... 详细信息

太阳质子事件（SPE,Solar Proton Events）是干扰日地空间最主要的源,大规模质子事件会影响在轨空间站实验设备的可靠性,有时甚至会威胁空间站的安全运行.提出一种基于灰色GM（1,1）和区间估计太阳质子事件预测方法;首先对1976—2010年SPE通量水平数据进行预处理,分别建立以发生时间为序列的一般SPE通量序列与极端SPE通量序列;之后将灰色GM（1,1）与区间估计相结合建立预测方法,融合反映一般SPE通量水平随周期性波动的活跃性调节系数,建立SPE通量水平长期预测模型;然后叠加不同SPE类型所得结果合成预测年份的SPE通量水平,给出未来一年或几年间SPE通量水平的变化范围;最后选取1976—2010年太阳质子事件年均值数据,分多批次预测1996—1998年和1999—2001年等SPE通量均值区间,结果表明各年实际发生SPE的通量均值均位于预测区间内,并且多年预测区间偏差最大值小于26%,实验结果还表明单次预测时长以2~3年为宜.

关键词：预测太阳质子事件 GM(1,1) 灰区间估计 SPE通量水平

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图像去雾过程中的噪声抑制方法

红外与激光工程 2014年第8期43卷 2765-2771页

作者：葛广一魏振忠北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

大气中微小颗粒(如雾、霾等)的散射作用会使户外场景拍摄的图像发生退化,造成图像质量下降。图像去雾可以提升图像对比度,增加场景能见度,校正颜色失真,改善视觉效果。但是图像去雾经常会出现明显的噪声放大现象,尤其是无穷远处的天空... 详细信息

大气中微小颗粒(如雾、霾等)的散射作用会使户外场景拍摄的图像发生退化,造成图像质量下降。图像去雾可以提升图像对比度,增加场景能见度,校正颜色失真,改善视觉效果。但是图像去雾经常会出现明显的噪声放大现象,尤其是无穷远处的天空区域最为严重。针对这一问题,提出了一种去雾过程中的噪声抑制方法。以传输率图像为指导,采用滤波半径变化的双边滤波对雾天图像进行模糊。再计算新的传输率图像,代入雾天成像模型,得到去噪后复原图像。结合噪声评价方法,实验结果验证了该方法的噪声抑制效果。

关键词：图像去雾图像去噪噪声估计双边滤波

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基于球几何特征的摄像机内参分步标定方法

北京航空航天大学学报 2014年第4期40卷 558-563页

作者：赵云涛孙军华陈勖宫政北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

在摄像机标定过程中,球形靶标对图像数量、拍摄角度要求小,能够适应遮挡环境,在使用中具有明显优势.在分析球投影模型几何性质的基础上,提出一种利用球靶标分步标定摄像机内部参数的方法.该方法通过拍摄一幅包含空间中2个不同位置球体... 详细信息

在摄像机标定过程中,球形靶标对图像数量、拍摄角度要求小,能够适应遮挡环境,在使用中具有明显优势.在分析球投影模型几何性质的基础上,提出一种利用球靶标分步标定摄像机内部参数的方法.该方法通过拍摄一幅包含空间中2个不同位置球体的图像,得到图像中的2条投影二次曲线;利用2条投影二次曲线的对称轴和公切线计算球心投影点,通过投影二次曲线的对称轴确定图像主点坐标,根据球心投影点和图像主点的位置关系求解归一化焦距;利用整体优化算法得到内参标定结果.仿真数据实验分析了引入测量误差的主要因素,实物标定结果与平面方格靶标方法相比误差在5%之内,重复测量结果稳定.

关键词：视觉测量摄像机标定内部参数球几何特征

一种投票式并行RANSAC算法及其FPGA实现

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电子与信息学报 2014年第5期36卷 1145-1150页

作者：江洁凌思睿北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

随机抽样一致(RANdom SAmple Consensus,RANSAC)算法在数据量大,局外点比例高,模型复杂等情况下运算速度明显下降。该文提出一种投票式并行RANSAC算法,在把假设阶段并行化,同时生成多个模型的基础上,提出多个模型并行对同一个数据点投票... 详细信息

随机抽样一致(RANdom SAmple Consensus,RANSAC)算法在数据量大,局外点比例高,模型复杂等情况下运算速度明显下降。该文提出一种投票式并行RANSAC算法,在把假设阶段并行化,同时生成多个模型的基础上,提出多个模型并行对同一个数据点投票,直接判断其是否属于局内点的方法,省去了传统方法中根据最佳模型重新筛选数据点的步骤。在以FPGA为代表的并行平台上,该算法可以充分利用其硬件资源和并行处理特性,实现深度流水线的并行运算。实验结果表明该算法不仅拥有更好的鲁棒性,其性能和数据吞吐量还获得了大幅提升。

关键词：随机抽样一致(RANSAC) 并行计算

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水平集分层分割遥感图像中的建筑物

红外与激光工程 2014年第4期43卷 1332-1337页

作者：郭靖江洁曹世翔北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191

针对高分辨率遥感图像,结合建筑物特征,提出水平集分层模型分割图像中的建筑物。首先,学习植被样本得到其在HSV空间中色调与饱和度的联合分布函数,利用阴影灰度方差通常小于非阴影区域的特点,将植被和阴影剔除以简化背景利于后续分割。... 详细信息

针对高分辨率遥感图像,结合建筑物特征,提出水平集分层模型分割图像中的建筑物。首先,学习植被样本得到其在HSV空间中色调与饱和度的联合分布函数,利用阴影灰度方差通常小于非阴影区域的特点,将植被和阴影剔除以简化背景利于后续分割。然后,根据灰度级高低将一幅图像看作多层图像层,把建筑物的屋顶灰度特征和边缘特征融合到传统Chan-Vese(C-V)水平集算法中,分割出每层中灰度级相似的建筑物候选区域,从而将不同灰度级建筑物候选区域分层分割出来再整合。最后利用建筑物面积、建筑物与阴影位置关系等先验知识排除误分割,得到最终结果。实验表明:该方法能更好地分割出形状各异、各个灰度级的建筑物,甚至是灰度不均匀的建筑物,分割漏检率较传统C-V法降低了25%,虚检率降低了22%。有效减少了漏分割和过分割。

关键词：水平集 C-V算法分层建筑物分割