摘要：为了在矿井中实现快速、便携式的甲烷浓度检测,同时系统还具备高灵敏度及长的工作周期,设计了基于半导体激光器模式跳变的差分光学光谱吸收法,建立了井下甲烷浓度无线检测系统。系统利用调制电流使半导体激光器的输出波长发生模式跳变,从而获得了两个相近波长的激光,其中一个在甲烷的特征吸收峰上,而另一个基本不被吸收。实验中将两束光分别照射被测气室时,两束光的光强之差代入比尔朗伯定律即可求解气室内的甲烷浓度。实验结果显示,调制电流从20.0 mA增大到60.0 mA过程中,输出波长在电流达到48.3 mA时发生跳变,由1 650.888 nm改变为1 651.020 m。通过HITRAN光谱数据库可知,波长1 650.888 nm位置可作特征吸收峰,而波长1 651.020 nm适合作参考波长。在此基础上,对密闭容器内标准浓度的甲烷气体进行测试,采用H-BD5GD410-HC型便携式甲烷检测仪的测试数据作对比。两种检测结果相近,但随着浓度不断地增高,该系统的检测误差相对平稳,略优于甲烷检测仪。系统的检测误差均低于0.050%,在不采用昂贵的锁相器、检相电路的条件下,实现了精度优于0.10%的井下甲烷浓度检测。

摘要：针对采用传统频域数字散斑相关法测量面内微位移受到噪声的影响严重、测量精度低等问题,提出了一种新的频域数字高阶涡旋散斑相关法。首先,通过高阶涡旋散斑图生成实验,发现了高阶涡旋散斑图具有抗噪声干扰能力强、在相关器输出面上能得到面积小且亮度高的相关点,于是将待测物体的高阶涡旋散斑图作为测量对象;然后通过理论计算推导,应用减运算合成位移前后的高阶涡旋图,可以在相关器输出面上同时显示位移前后的两个相关点,突破了传统方法只能显示位移后一个相关点的现状,并且有效抵消了背景噪声;最后设计了一种新型的滤波器对合成图进行匹配滤波,可以生成峰值锐利的相关光斑图。实验结果验证了,该方法使得测量精度和抗噪声干扰能力得到极大提高,在不同噪声干扰下相对误差仍能保持小于2%。

摘要：为了在野外环境中快速有效地识别敌方伪装的机动目标,设计了基于光谱探测与视频图像目标识别方法联用的目标识别系统。采用视频图像识别技术获取被测区域的二维影像,再通过光谱探测技术识别目标,最终将目标重建在图像相应位置上从而实现目标识别的可视化。理论推导得到了系统可识别目标的函数关系式,根据该函数关系进行了目标识别的量化实验。实验采用汽车模拟被测机动目标,在不同距离上分别以平坦荒地、灌木丛和废弃建筑物为背景,对明显目标、涂覆迷彩色的目标以及遮挡伪装物的目标分别进行光谱探测。实验结果显示,测试背景对光谱探测效果有一定影响,背景的连续性有利于目标识别;伪装方式以伪装物遮挡最难识别,且随着目标与系统的距离增大而信噪比随之降低。综上所述,采用光谱探测技术克服了传统图像目标识别无法识别伪装目标的缺点,可以实现对伪装目标的有效识别。

摘要：针对传统基于支持向量机的目标跟踪算法中计算复杂度高,目标由于严重遮挡或者出离场景导致的目标跟踪漂移,提出一种基于结构化多分类SVM和Hausdorff距离的目标跟踪算法。通过提取相邻帧之间的canny特征算子,计算目标轮廓特征点的Hausdorff距离,整合相邻帧的图像跟踪序列,对样本学习的采集进行预判,避免传统算法中不必要的样本在线学习;采用结构化多分类SVM目标输出预测函数增加目标变换种类,增强目标跟踪的鲁棒性和准确性。实验结果表明,该算法延续了支持向量机良好的泛化能力,可以有效跟踪目标的各种变换,较传统方法有更好的鲁棒性和计算效率。

摘要：利用抗恶劣环境的存储测试技术,设计了一种火箭分离端面瞬态压力记录系统。对压力传感器采用的隔热处理进行了理论分析、ANSYS数值仿真和实验测试,结果表明在传压管道中填充硅脂可对1 s以内的瞬态高温起到较好的隔热效果。通过激波管校准实验获得系统固有频率达到56 kHz,动态误差小于5%,在火箭分离实验中成功记录了分离时一级火箭端面的压力信号。通过仿真及实测证明了该系统具有良好的实用性和可靠性。

摘要：针对一类受控对象相对阶可确定的非线性系统,基于系统的预期动力学方程参数,构造出了一种基于相对阶的状态反馈补偿控制器.该控制器可以实现类似自抗扰控制的扩张状态观测,但参数整定比典型的自抗扰控制器大为简化.仿真实验表明:该控制器具有很好的鲁棒性能,其动态性能和抗干扰性能均优于传统的几类常用控制器.

摘要：考虑到现有Stokes参量获取方法测量速度慢、测量精度低、系统结构复杂等特点,提出了一种基于双液晶可调相位延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR)和声光可调滤波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)的光谱偏振成像系统中全Stokes参量的新获取方法。从AOTF和LCVR的工作原理出发,介绍了系统的基本探测原理;根据偏振分析提出了快速获取全Stokes参量的新方法——该方法选取四个固定的LCVR控制电压,同时控制两个相同的LCVR对光波进行相位调制,得到四组(八个)两两相同的相位延迟量即可求得Stokes参量。此外,设计了能够稳定输出均方根为0^+8.72V连续可调方波的LCVR控制器,并对其进行定标,实现了不同波长下光波的精确调制。搭建实验样机,以偏振方向分别为0°,90°和45°的三个偏振片P_1,P_2,P_3作为偏振测量目标,测得了波长为632nm时的全Stokes参量图;以画有夹角为30°的红色、绿色、蓝色三色线条的实验板作为光谱测量目标,对400~750nm光谱范围的71个通道(光谱带宽为5nm)进行光谱成像,得到了与红色、绿色和蓝色的分析谱段范围相一致的光谱曲线。结果表明,该系统不仅可以快速准确地获取全部Stokes参量,而且系统结构简单、成像质量良好。

摘要：提出了一种大容量弹载数据记录器的设计方案,该方案主要完成3路高速图像数据的接收,每个通道的数据带宽为每秒150 Mbyte/s,存储容量为128 Gbyte。设计选用Xilinx公司的FPGA作为主控制器,完成对高速数据的接收,缓存和存储。接收单元采用FPGA内部集成的高速串行收发器RocketIO GTP,单个链路的数据接收速率为3.125 Gbyte/s;缓存单元采用两片DDR2 SDRAM芯片对接收到的高速数据进行乒乓缓存;存储单元采用32片NAND FLASH构成存储阵列,对缓存后的数据进行存储。同时,该记录器能够对存储的数据进行事后读取并进行分析。

摘要：针对目前工业安全人工管理成本高、实时性差的缺点,设计了远程伺服系统外物入侵的视觉检测系统.该系统将基于可编程逻辑控制器CP1H的伺服控制系统与网际组态软件WebAccess相结合,实现了伺服电机的远程监控.在此基础上,应用机器视觉技术实现了对伺服电机周围环境的入侵检测,整个系统分为上位机和下位机两个部分,下位机CP1H实现对伺服电机的控制,上位机WebAccess通过RS232实现了与CP1H的通信.运用Matlab处理网络摄像头采集的实时视频,并通过OPC(Odvanced Process Control)技术将处理结果反馈给WebAccess,WebAccess做出相应的反应,实现对伺服电机的安全控制.最后,通过实验验证了系统的可行性及实用性.

摘要：针对现有背景建模算法难以处理场景非平稳变化的问题,提出一种基于长时间视频序列的背景建模方法.该方法包括训练、检索、更新三个主要步骤.在训练部分,首先将长时间视频分段剪辑并计算对应的背景图,然后通过图像降采样和降维找到背景描述子,并利用聚类算法对背景描述子进行分类,生成背景记忆字典.在检索部分,利用前景像素比例设计非平稳状态判断机制,如果发生非平稳变换,则计算原图描述子与背景字典中描述子之间的距离,距离最近的背景描述子对应的背景图片即为此时背景.在更新部分,利用前景像素比例设计更新判断机制,如果前景比例始终过大,则生成新背景,并更新背景字典以及背景图库.当出现非平稳变化时(如光线突变),本算法能够将背景模型恢复问题转化为背景检索问题,确保背景模型的稳定获得.将该框架与短时空域信息背景模型(以ViBe、MOG为例)融合,重点测试非平稳变化场景下的背景估计和运动目标检测结果.在多个视频序列上的测试结果表明,该框架可有效处理非平稳变化,有效改善目标检测效果,显著降低误检率.