一种新的三维轮廓测量方法

提出了一种实用,高效的光电式三维轮廓测量方法.该方法基于激光三角法的基本原理,采用低通滤波与变阈值重心法相结合来提取光刀中心,不但速度快,而且有效地消除了噪音的影响,实现了光刀中心的精确定位.最后又推导出物像之间的线性关系,解决了系统定标问题,实现了物体轮廓的高效、低成本测量.     

多光刀三维轮廓快速测量方法研究

提出了一种三维自由曲面多光刀快速测量方案,阐述了此方法的测量原理,讨论了多光刀阵列的实现方法,分析了影响其测试精度的主要因素.提出了采用虚拟网格标定法对各光刀分别进行标定,以及运用光刀编码的方法实现对复杂自由曲面测量的方法,结果表明:该方法是一种快速有效的三维轮廓测量方法.     

光切法测量运动车厢中煤堆的体积

提出了一种基于光切法实时测量移动车厢中煤堆体积的三维测量方案。采用相邻帧差法实时检测运动车厢的边缘。当车厢前边缘到达检测位置时,开始提取光刀中心获取一系列平行截面的轮廓线;当车厢后边缘到达检测位置时,该节车厢检测完成,然后根据一系列截面轮廓线计算整节车厢的煤堆体积。实验结果表明,所提出的方法具有计算精度高,结构简单,抗光照能力强等特点。     

三维形貌测量的扫描相移法研究

物体三维形貌测量中常用的光切法的主要优点是易于实现扫描测量大型物体表面,缺点是光刀中心位置难以精确确定;相移法的主要优点是可以用较宽的光栅提高测量的灵敏度与准确度,具有测量速度快和较好的抗静态噪声的能力,缺点是当待测范围较大时,采集图像的像差较大,不利于大型物面的测量.将这两种方法有机地结合起来,取长补短,提出了一种扫描相移法.实验结果表明,这个方法不但适用于长形大物面的形貌检测,而且又大大地减少了图像采集系统畸变误差的影响,从而提高了检测准确度.     

光切法三维轮廓测量的原理及其应用

本文阐明了光切法三维轮廓测量的原理，分析了光切法在实际测量系统中的应用——双光源光切法，提出了与之相适应的空间及图像匹配方法，并用实验证明了此方法的正确性     

蒙特卡洛模拟漫辐射时两种确定表面发射方向方法的比较

介绍一种有效的确定能束发射方向的方法——切球法.分析传统方法和切球法确定发射方向的原理及实施过程,说明切球法更为方便.采用2种方法对一简单的几何模型的角系数进行蒙特卡洛计算,所得结果与文献中积分结果进行比较,说明了切球法的可行性,计算精度能满足工程要求.同时对2种方法的计算耗时进行比较,切球法可以节省计算时间.将切球法应用到复杂系统中其优越性将会得到更加充分体现.     

平顶线结构光的中心检测算法及光刀平面标定

针对传统线结构光光刀平面标定方法测量精度不高,应用范围小的问题,提出基于平面标靶的线结构光系统光刀平面标定,对无激光的标靶图片进行迭代摄像机标定,有激光的标靶图片进行光刀平面标定.提出光强符合均匀分布的平顶激光检测中心算法,将平顶激光建模为矩形的台阶函数,估计背景亮度和前景亮度,确定亮条纹宽度,再将窗口内的有效像素参与重心计算,得到光条纹中心.用该算法对不同噪声及不同量块的图片进行处理,结果表明,处理后图像的均方根误差分别在0.149pixel和0.176pixel内,表明该算法抗噪声能力强、精度高.用该算法提取光条中心,计算光条在标靶上的位置,根据至少两个姿态下的光条中心三维点,基于最小二乘法拟合光刀平面.通过迭代摄像机标定和光刀平面标定,利用三角测量法,在立体视觉模型下获取物体的三维点云数据.实验测量两个距离为100.5mm的标准球,相机与标准球距离为500mm,比较两球心距离与标准距离,测得平均误差为0.236mm.表明平顶激光检测中心算法切实可行,光刀平面标定方法基本满足要求.     

光切成型石墨电极三维模面测量技术的研究

基于光切法三角测量原理,提出一种实现成型石墨电极三维模面的扫描测量方案.文中讨论了光切法三维测量原理及系统组成,并提出了一种基于均匀点阵的虚拟网格标定技术,最后给出了奥迪车门模型石墨电极模面的实际测量结果.通过对测量结果的分析表明此方案简易可行.     

基于小波变换的激光光刀图像去噪技术

介绍了激光线扫描测量系统的测量原理,以及图像去噪处理在系统中的必要性;以现代数学小波分析为依据,提出了基于小波变换的激光光刀图像去噪技术.通过实验与分析,说明使用小波变换进行光刀图像去噪处理提高了激光扫描测量系统的测量精度.     

基于改进Goldstein枝切法的傅里叶变换轮廓术

Goldstein枝切法通过连接残差点生成枝切线以优化相位展开路径,枝切线的总长度越短,相位展开的结果越好。然而,该方法构造的枝切线无法确保总长度最短且容易闭合,造成部分区域相位未能正确展开,从而影响重构精度。因此,提出一种基于改进Goldstein枝切法的傅里叶变换轮廓术。通过构建加权二分图,将构造总长度最短的枝切线问题转化为最大权匹配问题。采用Kuhn-Munkres算法求解最大权匹配问题,得到最短的枝切线,提升重构精度。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。     

A novel 1D target-based calibration method with unknown orientation for structured light vision sensor

The problem associated with calibrating a structured light vision sensor is that it is difficult to obtain the coordinates of the world calibration points falling on the light stripe plane. In this paper, we present a novel method to address this problem by randomly moving a 1D (one-dimension) target within the sensor's view field. At each position where the target is set, the world coordinates with one calibration point on the light stripe plane that can be obtained based on at least three preset known points on the 1D target by a proposed two-stage technique. Thus, as long as the 1D target is at least set at three different positions, not less than three such calibration points can be obtained to perform the structured light vision sensor calibration. The simulation and real experiments conducted reveal that the proposed approach has an accuracy of up to 0.065 mm. The advantages of the proposed method are: (1) 1D target is easily machined with high accuracy, which reduces the cost of the calibration equipment; (2) the method simplifies the calibration operation and can be convenient in on-site calibration; (3) the method is suitable for use in confined spaces.     

Visibility enhancement in two-dimensional lensless ghost imaging with true thermal light

We report an experimental demonstration of two-dimensional(2D) lensless ghost imaging with true thermal light. An electrodeless discharge lamp with a higher light intensity than the hollow cathode lamp used before is employed as a light source. The main problem encountered by the 2D lensless ghost imaging with true thermal light is that its coherence time is much shorter than the resolution time of the detection system. To overcome this difficulty we derive a method based on the relationship between the true and measured values of the second-order optical intensity correlation, by which means the visibility of the ghost image can be dramatically enhanced. This method would also be suitable for ghost imaging with natural sunlight.     

关于部分偏振光能量传递和偏振态的光线椭圆分析方法

部分偏振光传播时的光强和偏振态变化情况比较复杂, 尤其是当大数值孔径成像时, 光束的偏振态还会影响成像质量. 本文提出一种用于分析部分偏振光能量传递和偏振态的光线椭圆方法, 采用光线椭圆叠加的办法来分析光束在各向同性的均匀介质中传输时能量和偏振态的变化情况, 同时直观性好, 计算量小. 论文最后, 对大数值孔径、 高像质的齐明透镜系统讨论了入射无偏振光的能量、 偏振态变化, 以及偏振效应问题. 结果表明, 大数值孔径使成像光束中TM偏振光强度相对增加, 影响成像对比度; 提高像方介质的折射率, 会改善此种偏振效应问题.     

激光轮廓测量中的光强自动控制研究

脉宽调制技术目前已广泛应用于高频电磁加热系统、开关电源等领域1,本文首次将脉宽调制技术用于激光扫描测量系统,解决了激光扫描测量中国不同材料对激光的散射光强不同、不同曲面对激光光强反射各异以及物体表面镜面反射等问题给测量精度带来的严重影响2,利用激光扫描系统中的摄象机直接作为光强反馈系统,实现了测量过程中的光强自动控制,有效地降低了光强饱和等问题给测量带来的误差.     

激光轮廓测量中的光强自动控制研究

脉宽调制技术目前已广泛应用于高频电磁加热系统、开关电源等领域1，本文首次将脉宽调制技术用于激光扫描测量系统，解决了激光扫描测量中国不同材料对激光的散射光强不同、不同曲面对激光光强反射各异以及物体表面镜面反射等问题给测量精度带来的严重影响2，利用激光扫描系统中的摄象机直接作为光强反馈系统，实现了测量过程中的光强自动控制，有效地降低了光强饱和等问题给测量带来的误差．     

基于彩色结构光的自由曲面三维重建方法

彩色结构光三维重建过程中,系统的非线性耦合以及待测曲面的拓扑结构等均会对结构光解码产生影响,从而导致调制条纹漏检和颜色码误识别。为解决这一问题,提出一种基于彩色编码结构光的三维重建方法。利用YUV颜色通道对调制条纹进行滤波差分投影处理,通过调制条纹的波形分布提取中心特征线;利用颜色聚类方法精确获取调制条纹的颜色码信息值;最后,为了建立编码条纹码字与调制条纹码字间的对应关系,提出了基于序列特征组合的优化匹配方法,结合双目视觉深度感知数学模型,求解出编码码字的空间三维信息值。通过实验分析可知,本文方法的漏检率低,颜色码识别率高,具有较强的抗干扰性和鲁棒性。     

基于偏振门的动态光散射颗粒测量法的研究

为了解决动态光散射纳米颗粒测量技术无法测量高浓度颗粒粒径的难题,提出了一种基于偏振门的动态光散射测量法。从动态光散射和Mie理论出发,理论分析了在高浓度溶液下多重散射效应对散射光偏振态和颗粒粒度测量结果的影响。根据散射光偏振特点,结合偏振门检测技术,改进了传统的动态光散射光学系统。实验研究了在低浓度和高浓度溶液时,不同偏振角度下的散射光强和粒度测量值,完善了散射光的偏振理论。采用90°偏振门检偏,通过各种浓度下的实验,证明了方法的可行性。该方法较之目前同类方法具有原理和结构简单,系统易于维护的特点。