为了实现大范围纳米计量,研制了双成像单元原子力显微镜,采用光栅作参考样品,同时对光栅和被测样品扫描成像,得到两幅具有相同横向尺度的图像,通过计算参考光栅的周期数,就能精确测定被测样品图像的尺寸.提出了一种实现大范围扫描和纳米计量的新方法,利用步进电机交替移动XY扫描器,扫描获得一系列的光栅样品图像和被测样品图像对,通过拼接对应的序列图像,可获得两幅大范围的光栅图像和被测样品图像,计数参考图像中光栅的周期数,即可测定被测图像的尺度,实现对被测图像的大范围纳米计量.

根据电子经纬仪序列测量图像的特性，充分利用缺损帧前后数帧图像的相关信息，采用C-均值模糊聚类技术，提出了一种测量图像缺损部分恢复方法，对恢复帧前后数帧进行聚类，并剔除噪声帧，采用有效聚类中心灰度值对缺损区域进行恢复。经试验证明：此方法恢复的目标区域图像准确，灰度变化平缓，不失真。

提出了一种测量物体微位移的新方法.原子力显微镜作为测量工具,样品和扫描器置于待测物体上,物体每移动一定距离就由AFM扫描获得一幅样品图像,由此获得一系列连续的序列图像.采用模板匹配方法检测相邻序列图像的偏移,从而可计算出物体的微位移.实验结果表明,用该方法还可实现物体二维方向的微位移测量,且精度达到纳米量级.

介绍一种从超声心动图序列图像中提取一种新运动信息的新方法--全方向M型心动图.该方法的动态信息检测是在超声心动图序列图像中重建任意方向线上灰度(位置)时间函数,从而该检测系统可以获得心脏某结构、某部位的运动轨迹乃至于运动速度和加速度.该系统还可以提取2维心动图下方的心电图和全方向M型心动图同步地显示.为此提供了全方向M型心动图检测所需的时间基准.研制的LEJ-1型全方位M型心动图系统已在医院进行2年左右的临床应用.

为自主、精确测量无人机的飞行速度,研究并发展了一种基于序列图像的无人机自测速方法并进行了相应的试验。该方法利用无人机上已有的惯导装置、高度计和摄像机,在连续成像的条件下,通过匹配跟踪得到地面同名点在相邻两帧光学或红外实时图中的位置,利用飞行高度、姿态信息和成像帧频计算得到无人机的瞬时飞行速度。在无人机的匀速平飞段,通过大量数据拟合得到高精度的平均飞行速度。通过挂飞试验对方法进行了验证,实时得到了小于0.2 m/s的测速结果,满足工程要求的精度,为工程应用打下了一定的基础。

结合多旋翼飞行器控制简单易操作、飞行平稳、支持垂直起降等特点,以七星瓢虫通过鞘翅开合控制后翅收放为灵感,设计了一种结构小巧、操作灵活、便于携带的可折叠式球形飞行器。对该飞行器的整体结构及重要零部件进行优化设计,利用3D打印技术进行样机制造,并完成了室内外验证飞行,证明该球形飞行器具有飞行稳定易操控的特点,并且利用单个相机采集序列图像对小型场景进行三维重建测试,为后期球形飞行器集成视觉系统提供硬件选型依据及算法理论基础。

根据高速流动显示实验研究对高帧频图像采集设备的需要，基于分幅式光路设计原理，结合快响应像增强器和低照度CCD相机，研制了一套兆赫兹采样的高帧频数字相机。利用高帧频数字相机，开展了高速流动显不实验研究：基于高帧频数字相机，结合纹影技术，在激波管上针对方块、凹槽模型，开展了高速流动显示实验，获取了运动激波与模型边界相互作用的序列图像，观察到湍流涡随时间演化发展的过程。结合一台输出功率为8W的连续激光光源和高帧频数字相机，建立了一套高速片光散射流动显示系统，获取了喷流的米氏散射序列图像。实验证明，基于高帧频数字相机的纹影及片光散射技术具备开展高速流动显示实验研究的能力。