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《华中科技大学》 2011年
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基于飞行昆虫视觉机理的导航新方法

邓鹤  
【摘要】:为克服现有导航方法的不足,开发和研究其它新的导航方法,尤其是借鉴生物视觉机理的导航方法,是未来导航技术研究的一个重点和趋势。本文依据飞行昆虫视觉机理的研究成果,根据物理学中熵的概念,提出熵图及熵流概念,并结合Kalman滤波技术,提出一种基于熵流的辅助导航新算法。 首先,根据飞行昆虫的视觉机理和物理学中熵的概念,建立了熵图的概念,探讨了熵图的去噪性能,并把熵图的去噪性能与平均滤波器、中值滤波器、Wiener滤波器和Gauss滤波器在去除Gauss白噪声、椒盐噪声和斑点噪声方面的性能作了定量和定性的比较。 其次,依据熵图概念,建立了熵流的概念,并讨论了依据熵流刻画图像运动的可能性。依据光流的约束方程及其计算方法,建立了熵流的约束方程。为克服熵流计算的孔径问题,提出了不同类型的恒定假设。根据所提出的恒定假设,探讨了熵流计算的变分方法及其算法实现策略,并定性和定量地比较了不同熵流计算方法对图像运动的描述性能。 接着,依据本文的研究背景,研究了正交投影下的相机几何模型,即正交变换的六参数模型,提出了基于熵流的仿射变换六参数全局运动估计模型。为了减少全局运动估计的计算量,同时也为了提高全局运动估计的精度,提出了熵流数据的自动评估阈值选取算法。 接着,结合熵流概念和Kalman滤波技术,建立了基于熵流和Kalman滤波辅助导航方法的一步算法流程,同时构建了基于熵流和Kalman滤波技术辅助导航算法的实施策略。介绍了所采用的仿真实验数据的获取途径及仿真实验的执行方法;研究了基于熵流和Kalman滤波辅助导航方法的导航性能,并探讨了初始误差与圆概率偏差之间的关系。为了扩大新辅助导航方法的使用范围,讨论了在使用新的辅助导航方法之前叠加一个匹配过程的可能性。仿真实验结果表明,该算法能够在一定的精度范围内实时校正导弹在三维空间中的飞行轨迹,为导弹的导航算法研究提供了一个可行的方案。 最后,类似熵图的构建过程,探讨了利用Parzen窗建立自信息图的可能性,并提出了基于自信息图的小目标检测算法。在分割小目标时,提出了结合自适应阈值方法和区域增长技术的阈值分割算法。讨论了局部熵算子的快速算法,为提高局部熵算子的鲁棒性,提出了局部熵算子的改进策略。类比熵图,提出了基于局部反熵图的构建方法,并提出了基于局部反熵图的小目标检测算法。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 温同鑫;一种基于光流和自运动估计的导航定位方法[D];华中科技大学;2012年
2 刘倩;基于HOG的熵流导航方法[D];华中科技大学;2013年
3 梁登;基于偏振光的光流导航定位方法[D];华中科技大学;2013年
4 谷稳稳;复杂背景下低信噪比实时鲁棒的弱小目标自动检测技术[D];华中科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 褚金奎;赵开春;;仿昆虫复眼偏振敏感测角光电模型研究[J];微纳电子技术;2005年12期
2 王国锋;王立;刘岩;张科;李言俊;;蝇复眼在导弹上的应用[J];弹箭与制导学报;2002年S2期
3 贾云得,徐一华,刘万春,杨聪,朱玉文;微型实时多目立体视觉机设计与实现[J];电子学报;2003年09期
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5 周冰;王永仲;孙立辉;何永强;;图像局部熵用于小目标检测研究[J];光子学报;2008年02期
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7 许东;安锦文;;一种基于光流拟和的航拍视频图像全局运动估算方法[J];航空学报;2006年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王国锋;蝇视觉系统在红外成像制导中的应用研究[D];西北工业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林鹰;付洋;;基于颜色与边界几何特征的移动侦测布防方法[J];安防科技;2008年05期
2 吴春花;姚合军;;无失真信源的编码方法[J];信息安全与技术;2010年10期
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4 吴晓辉;邓计才;;一种自适应背景更新方法及其在DM6437上的实现[J];安阳工学院学报;2011年02期
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6 刘瑞英;;非等价的(4,7)汉明码字矩阵数[J];保定学院学报;2008年04期
7 褚金奎;赵开春;王体昌;张强;;仿生偏振导航传感器实验模型的构建与标定[J];微纳电子技术;2007年Z1期
8 金仁成;刘利兵;褚金奎;赵开春;;基于虚拟仪器的仿生偏振光测试系统的研究[J];微纳电子技术;2007年Z1期
9 曾勇;谭红力;黄新生;;基于神经网络的捷联惯导系统温度补偿[J];兵工自动化;2006年09期
10 杨丽娟;崔玉宝;李瑛;;一种改进的运动目标检测算法[J];兵工自动化;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘建忠;刘心瑞;;人工智能与人脑思维的关系[A];中国思维科学研究论文选2011年专辑[C];2012年
2 靳奉祥;丁世飞;王健;;基于熵权的主成分投影决策研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 王东云;牛正光;;改进的基于局部熵的织物疵点检测方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Bearings-only Multi-Sensor Multi-Target Tracking Based on Rao-Blackwellized Monte Carlo Data Association[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 张应博;秦钟;王法胜;;神经网络训练中的粒子滤波算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 方宇强;戴斌;;基于图像分解的鲁棒光流计算[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 ;Rao-Blackwellized Particle Filtering for Fault Detection and Diagnosis[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Particle Filter Tracking in Low Frame Rate Video[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 周开军;余伶俐;;基于粒子滤波器的故障预测方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
10 熊卫华;向磊;李俊峰;赵新龙;;背景减除与帧间差分相结合的运动目标检测方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
7 魏榛;扑翼非定常气动力实验研究及相关应用探索[D];中国科学技术大学;2010年
8 刘美;WSN多目标跟踪节点任务分配及跟踪算法研究[D];华南理工大学;2010年
9 钟凡;在线视频分割关键问题研究[D];浙江大学;2010年
10 牟国华;中国股市极端事件及交易者行为研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张淑芳;基于LabVIEW的便携式汽车仪表检测仪的研制[D];安徽工程大学;2010年
2 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 袁猛;基于变分理论的光流计算技术研究[D];南昌航空大学;2010年
4 钟取发;动态环境下早期烟雾、火苗的视频分级检测研究[D];浙江理工大学;2010年
5 李焕;基于视频的车辆测速系统研究[D];郑州大学;2010年
6 冯卫娜;非线性系统参数和状态联合估计新算法研究[D];郑州大学;2010年
7 李东起;基于VxWorks的水下目标探测跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙柏虹;基于MEMS的捷联航姿系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 包玉刚;视频图像中的运动目标跟踪算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王勇;运动背景下的目标检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 褚金奎;赵开春;;仿昆虫复眼偏振敏感测角光电模型研究[J];微纳电子技术;2005年12期
2 周徐昌;沈建森;;惯性导航技术的发展及其应用[J];兵工自动化;2006年09期
3 晏磊;关桂霞;陈家斌;吴太夏;邵轩;;基于天空偏振光分布模式的仿生导航定向机理初探[J];北京大学学报(自然科学版);2009年04期
4 李勇;;GPS全球卫星定位导航系统的发展与应用[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年18期
5 吴琳;;计算机视觉导航综述[J];电脑知识与技术;2008年09期
6 王体昌;褚金奎;赵开春;张强;;基于偏振光传感器的组合导航系统设计[J];电子测量与仪器学报;2008年S2期
7 盛文,邓斌,柳健;一种基于多尺度距离像的红外小目标检测方法[J];电子学报;2002年01期
8 王学伟;徐庆九;;主动雷达/红外成像复合制导关键技术[J];光电技术应用;2012年01期
9 邓鹤;刘建国;陈忠;;Infrared small target detection based on modified local entropy and EMD[J];Chinese Optics Letters;2010年01期
10 李洪海;王敬东;;摄像机标定技术研究[J];光学仪器;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵开春;仿生偏振导航传感器原理样机与性能测试研究[D];大连理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 种劲松,周孝宽,王宏琦;基于遗传算法的最佳熵阈值图像分割法[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
2 张云龙;成像导引头及其制导武器述评[J];电光与控制;1999年04期
3 王国锋;芦丽明;李言俊;张科;;基于模糊熵的红外图象分割方法[J];弹箭与制导学报;2002年S1期
4 王国锋;王立;刘岩;张科;李言俊;;蝇复眼在导弹上的应用[J];弹箭与制导学报;2002年S2期
5 王爱群,郑南宁,袁立行,龙甫荟;基于侧抑制机制的一维多速度运动检测神经网络[J];电子学报;1997年11期
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7 殷兴良;精确制导技术的发展[J];电子学报;1995年10期
8 陈伟之,杨思咸,李素梅,张弛,李珏;鳞翅目昆虫复眼表面微观结构特点[J];电子显微学报;1998年04期
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10 徐英,周金鹏;基于邻域灰度分布的IR弱小目标检测[J];国防科技大学学报;2002年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林强,林永华;心脏结构序列截面像光流场检测的研究[J];电子测量与仪器学报;2000年01期
2 ;其他[J];中国光学与应用光学文摘;2002年05期
3 陈震,高满屯,沈允文;图象光流场计算技术研究进展[J];中国图象图形学报;2002年05期
4 田天,周兵,李波;基于解析小波的光流计算方法[J];北京航空航天大学学报;2003年06期
5 钱东海,张建明;五点约束最小二乘法估计光流速度场[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年09期
6 段先华,王平安,夏德深;基于相位微分技术的光流估计[J];数据采集与处理;2005年03期
7 危水根;陈震;黎明;;基于梯度光流场计算方法的一种改进[J];计算机工程;2006年01期
8 王骁;王卫卫;聂秀志;;基于多重网格法的变分光流计算[J];现代电子技术;2008年02期
9 项学智;赵春晖;李康;;一种彩色光流场估计算法[J];哈尔滨工程大学学报;2008年06期
10 裴继红;叶佩玲;谢维信;;基于四元同质微分的彩色光流估计[J];电子与信息学报;2009年11期
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1 佘永业;李熙莹;赵有婷;;一种车辆的宏观光流速度的计算方法[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
2 卢宗庆;谢维信;裴继红;;基于非线性滤波的光流计算[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
3 曾雪莲;尚斐;;基于微分法的光流计算技术研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
4 谢剑斌;王晖;刘通;李沛秦;;基于多重网格的光流场快速计算方法[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
5 张岧;;基于光流场的运动目标检测与跟踪[A];湖北省通信学会、武汉通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 李俊;张桂林;;一种计算光流场的新方法[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
7 薛萍;刘峰;眭世晨;;基于光流场方程掩盖丢失整帧[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
8 么键;刘冀伟;韩旭;王志良;;基于光流的运动人体提取[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
9 黄湛;王宏伟;张妍;王伟;;基于粒子图像的光流流场全局速度测量[A];中国空气动力学会测控技术专委会第六届四次学术交流会论文集[C];2013年
10 黄湛;王宏伟;张妍;王伟;;基于光流技术的粒子图像速度测量研究[A];第九届全国实验流体力学学术会议论文集(下册)[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 项学智;基于彩色的微分光流估计及运动目标检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
2 廖彬;单目视频中的光流场估计技术研究[D];华南理工大学;2011年
3 路子赟;光流场计算及其若干优化技术研究[D];合肥工业大学;2012年
4 卢宗庆;运动图像分析中的光流计算方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 潘超;昆虫视觉启发的光流复合导航方法研究[D];华中科技大学;2011年
6 马龙;基于分形分析和光流估计的运动目标检测技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
7 李仁杰;基于内容的视频应用中运动对象分割与运动估计技术的研究[D];上海交通大学;2008年
8 金翠云;MEMS平面微运动测量的若干关键技术研究[D];天津大学;2004年
9 邓鹤;基于飞行昆虫视觉机理的导航新方法[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王骁;基于多重网格方法的变分光流计算[D];西安电子科技大学;2008年
2 宋岩军;变分光流计算的数学模型及相关数值方法[D];青岛大学;2007年
3 王亮;光流技术及其在运动目标检测和跟踪中的应用研究[D];国防科学技术大学;2007年
4 王晖;视频图像的光流计算方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 于晶晶;光流计算中的对偶方法[D];青岛大学;2010年
6 高珊珊;照明不均匀条件下光流计测的研究[D];西南石油大学;2010年
7 袁猛;基于变分理论的光流计算技术研究[D];南昌航空大学;2010年
8 陶琳;基于光流技术的图像信息提取[D];华中科技大学;2005年
9 于丹丹;局部化光流估计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 韩钧宇;基于稀疏模型的高精度光流估计方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
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