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【黄岛讲坛(控制分论坛)】魏振忠教授讲述高速飞行位姿动态视觉测量技术

作者:李芳 孙伟发布者:李芳发布时间:2021-06-03浏览次数:10

531日,国家杰出青年科学基金获得者、“长江学者”特聘教授、北京航天航空大学仪器科学与光电工程学院魏振忠教授做客黄岛讲坛(控制分论坛),为师生作题为“高速飞行位姿动态视觉测量技术”的学术报告。

魏振忠教授作题为“高速飞行位姿动态视觉测量技术”的学术报告

魏振忠教授从高速飞行位姿动态视觉测量技术的研究背景谈起,指出飞机是高速飞行的核心航空装备,飞行性能是衡量飞机研制水平的最终标准。无论是试验飞行还是服役飞行,飞机高速飞行中的位置和姿态均是直接反映飞机飞行性能优劣的重要参数,因此飞机飞行位姿参数的动态实时测量至关重要。魏振忠教授介绍了位置与姿态动态实时测量现有技术,即:惯导测量、北斗/GPS测量、雷达测量和星敏测量技术,指出现有四种测量技术的局限性,进而有针对性地提出了飞机位姿动态视觉测量新技术。

魏振忠教授介绍了飞机试验飞行、服役飞行时位姿动态视觉测量技术中面临的三大技术挑战,即如何实现昼夜全天时工作、复杂多变天候测量及高分辨率成像。针对这三大挑战,魏振忠教授及其团队将几何量测量原理与计算机视觉技术紧密融合,提出了采用多波段融合、稀疏孔径成像加超分辨率重建实现高精度位姿动态视觉测量的解决思路,并概括总结出研究过程中需要解决的三个基本科学问题,即:高分辨率光学成像、快速高精度位姿测量、现场系统校准与空间转换问题。

随后,魏振忠教授围绕三个基本科学问题介绍了其团队开展的研究工作。

针对高分辨率光学成像问题,魏振忠教授指出,飞机试飞和服役飞行面临昼夜全天时、复杂多变气候以及成像分辨率不高的困难和挑战。其团队通过研究,发展了稀疏孔径短波红外高分辨率光学成像新原理,提出了融合可见光、长波红外的多波段一体化共轴光学成像设计新方法,实现了复杂天候全天时高分辨率成像。

针对快速高精度位姿测量问题,魏振忠教授围绕位姿测量理论模型,位姿测量方法、图像信息处理方法及目标检测跟踪方法介绍了其团队工作:建立了多波段成像空间射影对齐融合位姿视觉测量模型,提高了位姿测量的精度和实时性;提出了基于“关键点-骨架特征融合”、“关键点-轮廓区域特征融合”2种位姿测量新方法,提高了测量精度和鲁棒性;在图像信息处理方法方面,提出了图像灰度自适应映射等3种新方法,增强了特征提取与匹配的抗光照、旋转、尺度、视角等变化能力;提出了“时空正则化多相关滤波器在线更新跟踪”等3种用于目标检测和跟踪的新方法,提高了飞机定位速度、精度和鲁棒性。

针对现场系统校准与空间转换问题,魏振忠教授介绍了视觉传感器现场校准与空间转体系,提出了基于朗伯反射的平面镜像解耦视觉传感器校准法、长变焦摄像机绝对二次曲线射影约束校准法、虚拟三正交归一化成像的位姿视觉测试系统现场空间转换方法等一系列新方法,提高了位姿动态视觉测量的精度。

最后,魏振忠教授简要介绍了动态视觉跟踪与位姿测量系统在大型客机、无人机等飞行装备中的应用。报告结束后,魏振忠教授就有关学术问题与现场师生进行讨论。

       魏振忠,北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院教授,博士生导师。入选中组部“万人计划”科技创新领军人才、教育部“长江学者”特聘教授,获批国家杰出青年科学基金。担任精密光机电一体化技术教育部重点实验室常务副主任,兼任中国光学工程学会常务理事、中国图学学会理事、中国图象图形学学会视觉检测专委会主任。研究方向为几何量动态视觉测量,主要包括:高精度视觉测量模型、现场校准与空间转换、长时目标检测与跟踪、动态视觉图像信息处理。研制成功航空装备飞行性能动态测试站系列装备,广泛应用于我国飞行装备的研制生产与空中飞行测试。近年主持并完成国家自然科学基金、国家重大仪器专项课题等10余项,发表SCI论文36篇,专利获批32项。作为主要完成人分别获得20062012年国家技术发明二等奖,省部级科技奖励一等奖、二等奖各1项。