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            歡迎訪問控制科學與工程學院

            【黃島講壇(控制分論壇)】魏振忠教授講述高速飛行位姿動態視覺測量技術

            作者:李芳 孫偉發布者:李芳發布時間:2021-06-03瀏覽次數:551

            531日,國家杰出青年科學基金獲得者、“長江學者”特聘教授、北京航天航空大學儀器科學與光電工程學院魏振忠教授做客黃島講壇(控制分論壇),為師生作題為“高速飛行位姿動態視覺測量技術”的學術報告。

            魏振忠教授作題為“高速飛行位姿動態視覺測量技術”的學術報告

            魏振忠教授從高速飛行位姿動態視覺測量技術的研究背景談起,指出飛機是高速飛行的核心航空裝備,飛行性能是衡量飛機研制水平的最終標準。無論是試驗飛行還是服役飛行,飛機高速飛行中的位置和姿態均是直接反映飛機飛行性能優劣的重要參數,因此飛機飛行位姿參數的動態實時測量至關重要。魏振忠教授介紹了位置與姿態動態實時測量現有技術,即:慣導測量、北斗/GPS測量、雷達測量和星敏測量技術,指出現有四種測量技術的局限性,進而有針對性地提出了飛機位姿動態視覺測量新技術。

            魏振忠教授介紹了飛機試驗飛行、服役飛行時位姿動態視覺測量技術中面臨的三大技術挑戰,即如何實現晝夜全天時工作、復雜多變天候測量及高分辨率成像。針對這三大挑戰,魏振忠教授及其團隊將幾何量測量原理與計算機視覺技術緊密融合,提出了采用多波段融合、稀疏孔徑成像加超分辨率重建實現高精度位姿動態視覺測量的解決思路,并概括總結出研究過程中需要解決的三個基本科學問題,即:高分辨率光學成像、快速高精度位姿測量、現場系統校準與空間轉換問題。

            隨后,魏振忠教授圍繞三個基本科學問題介紹了其團隊開展的研究工作。

            針對高分辨率光學成像問題,魏振忠教授指出,飛機試飛和服役飛行面臨晝夜全天時、復雜多變氣候以及成像分辨率不高的困難和挑戰。其團隊通過研究,發展了稀疏孔徑短波紅外高分辨率光學成像新原理,提出了融合可見光、長波紅外的多波段一體化共軸光學成像設計新方法,實現了復雜天候全天時高分辨率成像。

            針對快速高精度位姿測量問題,魏振忠教授圍繞位姿測量理論模型,位姿測量方法、圖像信息處理方法及目標檢測跟蹤方法介紹了其團隊工作:建立了多波段成像空間射影對齊融合位姿視覺測量模型,提高了位姿測量的精度和實時性;提出了基于“關鍵點-骨架特征融合”、“關鍵點-輪廓區域特征融合”2種位姿測量新方法,提高了測量精度和魯棒性;在圖像信息處理方法方面,提出了圖像灰度自適應映射等3種新方法,增強了特征提取與匹配的抗光照、旋轉、尺度、視角等變化能力;提出了“時空正則化多相關濾波器在線更新跟蹤”等3種用于目標檢測和跟蹤的新方法,提高了飛機定位速度、精度和魯棒性。

            針對現場系統校準與空間轉換問題,魏振忠教授介紹了視覺傳感器現場校準與空間轉體系,提出了基于朗伯反射的平面鏡像解耦視覺傳感器校準法、長變焦攝像機絕對二次曲線射影約束校準法、虛擬三正交歸一化成像的位姿視覺測試系統現場空間轉換方法等一系列新方法,提高了位姿動態視覺測量的精度。

            最后,魏振忠教授簡要介紹了動態視覺跟蹤與位姿測量系統在大型客機、無人機等飛行裝備中的應用。報告結束后,魏振忠教授就有關學術問題與現場師生進行討論。

                   魏振忠,北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院教授,博士生導師。入選中組部“萬人計劃”科技創新領軍人才、教育部“長江學者”特聘教授,獲批國家杰出青年科學基金。擔任精密光機電一體化技術教育部重點實驗室常務副主任,兼任中國光學工程學會常務理事、中國圖學學會理事、中國圖象圖形學學會視覺檢測專委會主任。研究方向為幾何量動態視覺測量,主要包括:高精度視覺測量模型、現場校準與空間轉換、長時目標檢測與跟蹤、動態視覺圖像信息處理。研制成功航空裝備飛行性能動態測試站系列裝備,廣泛應用于我國飛行裝備的研制生產與空中飛行測試。近年主持并完成國家自然科學基金、國家重大儀器專項課題等10余項,發表SCI論文36篇,專利獲批32項。作為主要完成人分別獲得2006、2012年國家技術發明二等獎,省部級科技獎勵一等獎、二等獎各1項。


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