0 引 言

目前，空间绳系技术已广泛应用于人工重力、交会对接、轨道转移及空间碎片捕获等方面[1]。空间绳系组合体是空间悬浮下的多个刚体和系绳的组合，如在拖曳过程中可能出现冲击、摆动、翻滚、缠绕、旋转等各种现象，需要通过任务星机动及系绳张力(或收放)控制避免出现上述问题[2-3]。为此，研究中需进行地面模拟实验，在空间绳系组合体地面模拟实验中需要对目标星和任务星的位姿信息进行实时测量。

以往空间大型桁架的运动位姿(特别是振动情况)常采用加速度计和位移传感器等(接触式装置)等，存在测量误差较大和传感器等辅助实验装置安装困难等问题[4]。近年来，非接触式的机器视觉也在机器人领域和卫星位姿测量中开始应用[5]。徐文福等[6-7]仿真验证了一种针对三角形类帆板支架的识别策略；张世杰等[8]提出了一种利用单个相机完成非合作航天器间相对位姿参数的测量，在目标物的形状及几何尺寸已知情况下，采用迭代算法求解，但计算时间相对较长；杨宁等[9]以航天器本体和星箭对接环作为识别特征，获取特征的三维信息，实验是在航天器本体和星箭相对距离为2 m的条件下进行，具有一定局限性。这些研究中测量目标或静态或运动非常慢，而如绳系组合体地面模拟防冲击和防缠绕等实验中需要快速测量[10]，快速获取任务星和目标星的运动位姿，这方面的技术和研究很少有文献介绍。

针对以上情况，本文提出一种改进的金字塔多模板匹配算法，以实现运动位姿实时测量。

1 改进的多模板匹配算法

组合体地面仿真模拟实验中，位姿运动信息测量系统的算法主要由多模板匹配算法和位姿运动信息计算算法组成，为了满足测量系统的实时性，需要对匹配算法进行在线运行，再通过实时运动计算算法获得目标星的运动位姿量。

1.1 多模板匹配测量算法改进

传统模板匹配算法的运算量大、耗时长。一种多分辨率的金字塔式匹配算法，用于对搜索图和模板进行多级分解后，将其低频部分作模板匹配，然后逐级上溯，直到在原图上计算出匹配位置[11-12]。这种算法在识别静态物体时具有较高的匹配精度，然而在跟踪动态物体时，实时性和精度不高。

根据表4，我们可以看出总资产增长率、总利润增长率、净资产增长率在2012年到2013年迅速增长，说明企业资产规模在此期间扩张迅速，规模增长的速度很快，企业的竞争力增强。主要是本期非公开发行股份、股权激励对象行权形成股本溢价所致。伊利实业集团股份有限公司于2012年12月12日核准非公开发行不超过29，500万股新股。发行数量及金额：不超过2.95亿股（原为3.1亿股），募资金额不超过50亿元。资本公积增加导致总资产增长迅速。然而在此期间主营业务收入增长率却呈下降趋势，主要是因为“奶荒”和奶粉质量问题导致的销售收入减少导致。

[4] 刘福强，岳 林，张令弥.基于加速度测量的柔性智能桁架结构振动主动控制实验研究[J]. 宇航学报，2001，22(3)：21-23.

  

图1 多模板匹配测量系统算法图

算法改进如下：

(1)金字塔模板匹配算法须和测量系统其他算法一起线上处理，将机器视觉采集的图像分为首帧和其他帧序列两部分，其中首帧图像用来在线学习后建立多个目标物标志点的模板图片，模板图只需在线建立一次，仅包含目标物体上有明显特征的标志物区域，然后将非首帧图像序列作为查找任务星和目标星的序列库；

(2)在非首帧的灰度金字塔图像序列库中从分辨率低的金字塔顶层开始匹配查找分层处理后的模板图，并设置范围在0～1 000可调的最小匹配分数值参数和期望有效匹配点个数参数，来判断查找的匹配点是否有效从而减少搜索位置，如果得到候选匹配点匹配分数大于最小匹配值，再将每个候选匹配点按比例映射到下一层的金字塔图像中，循环此过程，直至查找进行到金字塔最底层图像，匹配过程结束，同时算法得到的匹配点数须等于给定期望匹配点个数，才认为本次匹配成功，为了提高金字塔匹配的精准度，在匹配过程中可以通过改变模板图旋转角度范围这一参数，允许模板图旋转一定角度；

(3)采用多线程编程技术，将多个目标物模板图的匹配算法运行和绳系组合体位姿运动信息的计算并行进行，以及多个目标物模板的匹配查找并行进行来提高整个测量系统的运行时间。

1.2 刚体平面运动位姿算法

本文在LabVIEW软件中对视觉系统进行点距标定，建立图像像素值与实际物理尺寸之间对应关系。在得到匹配点标定的坐标数据后，为了计算目标星(刚体)的平面运动位姿信息(质心的平动及绕质心的转动)，本研究在目标星表面上有两个标志点A和B用以计算直线运动速度和转动速度。其中，A点是目标星中心位置标志物的中心点，B点为目标星表面上标志物的中心点，速度计算示意图如图2所示。

  

图2 运动速度计算示意图

设i时刻A点坐标为Ai(xAi，yAi)，B点坐标为Bi(xBi，yBi)，下一时刻A点坐标为Aj(xAj，yAj)，B点坐标为Bj(xBj，yBj)，则有：

 

(1)

式中：vx—直线速度x轴分量；Δx—前后两时刻标志点A的x轴位移；Δt—前后两帧图像时间；xAi—i时刻标志点A的x轴坐标值；xAj—j时刻标志点A的x轴坐标值。

同理有：

 

(2)

式中：vy—直线速度y轴分量；Δy—前后两时刻标志点A的y轴位移；yAi—i时刻标志点A的y轴坐标值；yAj—j时刻标志点A的y轴坐标值。

在上述单独测试基础上，本研究将定轴旋转实验装置固定到直线导轨之上，进行刚体平面运动测试。测试实验系统如图7所示。

 

(3)

式中：v—目标星直线速度。

“奉橘帖”与“送梨帖”，都有普通人的情怀，将自己的水果拿出来与人分享，只不过他们写得一手好字，就有了好帖，从此在民间流传。

本研究分别设置滑块给定参考速度为20 mm/s，40 mm/s，60 mm/s和80 mm/s时进行实验，测量结果如图4所示。

例 1：He had reached an age where death no longer has the quality of ghastly surprise,...

AiBi=(xBixAi，yBiyAi) AjBj=(xBjxAj，yBjyAj)

可得到角位移量为：

(4)

式中：θ—角位移量；xBi—i时刻标志点B的x轴坐标值；xBj—j时刻标志点B的x轴坐标值；yBi—i时刻标志点B的y轴坐标值；yBj—j时刻标志点B的y轴坐标值。

则目标星的角速度为：

 

(5)

式中：ω—转动角速度。

得到目标星的转动速度为：

 

(6)

式中：n—转动速度。

2 实验系统及测试结果分析

2.1 系统硬件平台

以绳系组合体地面气浮平台实验系统的构成为例，系统硬件主要由任务星(模拟器)、目标星(模拟器)、千兆以太网工业相机(acA2000-50gc)、Gige Vision帧接收器(美国国家仪器公司)、台式计算机、张力控制机构和弹性系绳等部分组成。任务星与目标星由弹性系绳连接，并借助气浮轴承使任务星与目标星在大理石气浮平台上处于“悬浮”状态。在平面气浮平台上绳系组合体的位姿主要是位移坐标信息，可对空间绳系组合体进行面内动力学行为及控制过程进行模拟。为了使测试能覆盖绳系组合体的各种平面运动情况，本研究对目标星分别进行直线运动、定轴旋转运动和刚体平面运动的测试。

基于机器视觉技术，本研究提出改进的多模板金字塔灰度模板匹配算法和刚体平面运动帧间差分速度算法组成测量系统，只需建立目标物的特征标志模板，通过算法可实时得到目标物的运动位姿信息，用于地面气浮平台上的视觉图像检测识别和目标物体运动位姿实时测量。

无疑，即便在现代社会，“孝道”也有其价值而不应废弛，问题的关键在于如何批判、摆脱父系家长式的压迫并发掘家庭内部具有自我调适的可能因素，以建构更加健康、合理的当代家庭新模式。若能“立私”“活私”以“开公”，即充分肯定并发扬家庭关系中被传统儒家所压制的情感因素，包括夫妻间的情感及母亲与子女之间的情感，相信对于改善当代女性在家庭中的地位与作用、建构更为健康合理的两性关系将大有裨益。而儒学也能借此正视并回应当代女性主义的批评与诉求，实现自我更新，为儒家女性主义的建构提供一个新的视角与理论进路。

MA 还可以通过抑制黏膜上皮 P-糖蛋白影响炎性因子的分泌，从而发挥免疫调节功能[18]。一氧化氮作为炎性介质出现在 CRS 的病理过程中，可由中性粒细胞、呼吸道上皮细胞、巨噬细胞分泌，MA 可以抑制一氧化氮的分泌[19]。有研究发现十四元环和十五元环 MA 能够通过增加鼻窦黏膜上皮中内源性皮质醇水平而发挥抗炎作用[20]。

经测试，测量系统中模板匹配算法的单个标志物坐标计算时间在20 ms左右。为了保证目标星的实时在线跟踪和速度测量精度，所以摄像机每帧图像采集周期为0.2 s，即取Δt=0.2。

2.2 直线运动测试结果与分析

本研究对4组不同运动速度下的运动物体进行位置和速度测量，采用伺服电机驱动滑块移动的直线导轨系统模拟目标星直线运动。标志物模板是包含长6 cm和宽4 cm黑色矩形块的图片，用来确定标志点位置。

测试实验系统如图3所示。

  

图3 直线运动测试实验图

向量AiBi和AjBj用坐标表示分别为：

倘若红琴坚决拒绝了那个男人无理的要求，或者她自己内心的欲望，世界也并不会因此更好些；反之，世界也不会因此变得更坏。她能克制自己，并不能证明她就跟动物有区别，有多高尚，反之，也不能说她不是一个人。通常真正强大的不是文化与文明，而是人性的使然，生命的本能。她终究是一个女人，也有七情六欲，她只是返璞归真，还原成了一个不被任何道德的与精神的绳索约束，有着原始情欲的本我。她成了一只振动了翅膀的蝴蝶，引起怎么样的风暴，她不敢再往下想。她的脑子里成了一片空白。

  

图4 直线运动测试结果

目标星直线运动速度的测量值都在给定值附近波动，4组均值(半径：mm/s)分别为20.109，40.186，59.979和80.966，在80 mm/s时测试均值比较大，可能原因是导轨滑块运动速度过快导致。计算4组测试的最大相对误差分别为：4.77%，4.62%，3.02%和4.25%，直线运动测试最大误差不超过5%。

2.3 定轴旋转运动测试结果与分析

建立旋转运动测试实验系统如图5所示。

而activity 5无论在语言上还是在内容上都难于activity 4。教学中需要制作些字幕图片，有助于听力理解。一般在第二次放音时插播一些添加的英文字幕，尤其一些缩写形式，因其特殊形式，在听的过程中容易形成思维卡顿。像“Margaret suffers from CHAOS(can’t have anyone over syndrome)”,“CHAOS”不是生词，而是几个单词的首字母缩写，听的过程中并不知道是首字母缩写，思维停顿，影响后续内容的辨听，所以这里插播这句话的英文字幕，让学习者对其缩写内容一目了然。

  

图5 旋转运动测试实验图

无刷直流电机可带动圆盘上的标志物做旋转运动，其中标志物的模板是包含直径5 cm的黑色圆环的图片，用来确定标志点坐标。

在测试系统计算时，本研究采用在目标星低速(5 r/min)旋转情况下(一般卫星捕获时的设定转速大多低于该转速)，跟踪定位目标的运动轨迹，通过轨迹坐标求得圆心坐标数据。

目标星分别在20 r/min，40 r/min，60 r/min和80 r/min 4种情况下的转动测量结果如图6所示。

根据新时期全国水库移民工作的形势、目标与任务要求，在我国进入全面建成小康社会的决定性阶段，全国水库移民工作的外部环境发生了深刻变化，内部管理面临着严峻挑战。这就要求对新时期全国水库移民工作管理中存在的问题进行深入的思考和认真的分析。

  

图6 定轴旋转测试结果

目标星转动速度测量均值也都接近给定参考值，4组测试的均值(r/min)分别为20.032，40.156，59.858和80.447，由于转动测试做定轴周期旋转运动，速度有较长时间达到稳定状态，转动测试均值比直线测试均值结果要接近给定值。计算4组测量最大相对误差分别为4.76%，3.11%，3.83%和4.41%，也均不超过5%。

2.4 刚体平面运动测试结果与分析

则目标星直线速度为：

  

图7 平面运动测试平台

两个标志物模板分别是包含边长8 cm的正方形块和直径5 cm圆形块的图片，分别确定目标星表面上的质心和表面点坐标。

根据绳系组合体地面仿真实验工况要求，在实验平台上以目标星直线速度为20 mm/s，40 mm/s和60 mm/s，转动速度均为4 r/min 3种情况进行了测试。以直线速度20 mm/s，转动速度4 r/min为例，测试结果如图8所示。

  

图8 平面运动测试结果

本研究对刚体平面运动3组测试数据处理后可得：直线速度测量均值(mm/s)分别为20.223，40.794，60.802，最大相对误差为4.84%，4.80%，4.74%；旋转速度测量均值(r/min)分别为3.988，4.063，4.021，最大相对误差为4.85%，4.87%，4.72%，速度测量结果都比较接近给定值，且最大相对误差不超过5%。

3 结束语

其中，视觉相机的水平/垂直分辨率为2 046像素/1 086像素，相机图像标定后的像素值和实际距离(cm)的比例系数是6.1，相机位于气浮平台正上方，距离气浮平台的竖直距离是2.5 m，可测视场范围包含整个长为3 m，宽2 m的气浮平台，测试过程中相机可以获取整个气浮平台上目标物体的位姿信息。

为了验证测量系统的实时性和精度，本研究利用直线导轨和无刷直流电机驱动圆盘转动搭建实验测试平台，进行了相关平动及刚体平面运动测试。实验结果表明，速度测量最大测量误差不超过5%，测量结果均接近速度给定参考值。

同时，该测量系统和算法对其他需要动态实时测量刚体运动的实验场合具有参考意义。

（4）重复性试验：取同一木香药材（S1）6份，按照“2.1.3”项方法制备，每次进样10 μL，测定木香烃内酯、去氢木香内酯的质量分数，结果木香烃内酯和去氢木香烃内酯的质量分数RSD分别为2.22%和1.87%，表明重复性良好。

参考文献(References):

[1] 文 浩.绳系卫星释放和回收的动力学控制[D].南京：南京航空航天大学航空宇航学院，2008.

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[3] 刘海涛，张青斌，杨乐平，等.绳系拖曳离轨过程中的摆动抑制策略[J].国防科技大学学报，2014，36(6)：164-168.

本研究从减少搜索位置和每个位置处的计算量来考虑，基于LabVIEW软件设计一种改进的图像金字塔多个目标模板实时匹配算法，并作为测量系统算法的一部分，多模板匹配测量系统算法如图1所示。

[6] 徐文福，梁 斌，李 成，等.基于立体视觉的航天器相对位姿测量方法与仿真研究[J].宇航学报，2009，30(4)：1421-1428.

[5] 刘 伟，徐 斌.卫星气浮平台视觉测量系统研究[J].微计算机信息，2008，24(4)：124-126.

在理论构建方面，我们将进一步体会和完善校园情感场生态的概念内涵，研究其所具特性，分析“场”与生态、情感场与生态、情感场与情感场生态之间的关系。在此基础上，我们将有的放矢地基于普通中学的实际，探索情感教育的实施路径，拓展情感场生态构建的途径，提炼和总结相对的方法，用实践证明和阐释情感教育的价值、作用。具体而言，我们将深入学校工作的各个领域和层面，以空间轴和时间轴等为序，细致排查和挖掘情感场的“架设点”和“创生源”，再将之连接为情感场的“持续作用线”“共同作用面”。这些点、线、面，最终形成一个完整、有机的生态体系，使校园真正成为一个巨大的、具有生命力的情感场生态。

[7] 徐文福，梁 斌，李 成，等.空间机器人捕获非合作目标的测量与规划方法[J].机器人，2010，32(1)：61-69.

[8] 张世杰，曹喜滨，陈 闽.非合作航天器间相对位姿的单目视觉确定算法[J].南京理工大学学报，2006，30(5)：564-568.

[9] 杨 宁，申景诗，张建德，等.基于立体视觉的空间非合作航天器相对位姿自主测量[J].光学精密工程，2017，5(5)：1332-1336.

1) 目前中国油库固定消防系统立足于扑救储罐初期火灾和密封圈雷击火灾，随着国内油库建设规模扩大，应配套扑灭大型储罐全面积火灾的消防设备，提高泡沫炮的泡沫供给强度和改善泡沫喷射方式是快速灭火的关键，也是大型储罐灭火技术的发展方向。

[10] 王 班.空间绳网捕获后绳系组合体张力控制技术研究[D].杭州：浙江大学电气工程学院，2015.

[11] 罗钟铉，刘成明.灰度图像匹配的快速算法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2005，17(5)：966-968.

本文以粮食为判据，基于人口与粮食关系，通过建立土地资源承载力模型和土地资源承载力指数模型定量评价区域的土地资源承载力状况。

[12] 刘云峰，杨小冈，齐乃新.基于模板匹配的前视自动目标识别模型[J].兵工自动化，2016，35(7)：4-6.