基于相位测量偏折术的非球面法线向量测量

非球面可以由其法线汇来表征,即可以由法线距和法线角的关系来描述.提出了一种基于相位测量偏折术(PMD)的非球面反射镜法线向量检测方法.在PMD测量系统中,将待测镜沿光轴方向作相对移动.在移动过程中,由CCD相机扫描待测镜,观察并记录下随待测镜移动而发生变化的条纹图,通过相位分布计算得到非球面法线距和法线角的关系,即非球...     

车载抬头显示系统自由曲面反射镜点云匹配算法

车载抬头系统是未来车载仪表显示发展的必然趋势.针对在抬头显示系统自由曲面反射镜测量过程中不同区域特征相似、不易提取特征点,以及优化时易陷入局部最小值的问题,提出了一种高精度的三维点云与抬头显示反射镜面形模型匹配的方法,实现了高稳定性、高精度配准和误差评价.首先测量数据和模型数据转换成点云文件,经过三维旋转,使点云的法向...     

基于条纹反射的光学表面疵病检测法

提出一种基于条纹反射的光学表面疵病检测方法,检测系统由液晶显示屏、CCD相机和计算机组成.检测时在显示屏上分别显示水平和垂直两个方向正交的正弦性条纹,用CCD相机记录经被测表面反射的正弦条纹像,通过相移技术得到两个方向正交的相位分布和对比度分布,通过对比度分布确定被测表面的疵病位置.被测面表面面形相关信息包含在相位分布中,其表面疵病细节信息包含在局部微观相位分布之中.对相位分布进行多项式拟合后相减得到疵病引起的微观相位分布,计算得到表面疵病的梯度分布,积分得其高度分布.实验验证了该方法的可行性.     

基于PMD的反射镜面检测实验分析

将相位测量偏折术应用于非球面反射镜面形检测,并对实验检测结果的中高频误差进行了分析研究。计算机产生正弦性条纹图,并且显示在薄膜场效应晶体管显示屏上。摄像机通过被测反射镜观察并拍摄显示屏上的条纹图。利用相移技术和相位展开技术计算得到相位分布。以相位信息为载体对光线进行追迹,并根据反射定律得到面形梯度分布,由数值积分重建面形分布。最后使用泽尼克多项式拟合分析了其中高频误差。     

摄像机标定中的特征点提取算法研究与改进

为提高摄像机的标定精度,必须研究高精度的特征点提取方法。针对三种比较典型的标定图样:棋盘格,二维正弦条纹和高斯点阵,分析比较了相应的提取特征点算法和用于摄像机内参数标定的精度,得出基于傅里叶相位分析法的二维正弦条纹的特征点提取精度最高。并针对傅里叶方法处理二维正弦条纹不能准确提取边缘特征点的缺陷,提出了使用相移法提取正交相位以代替傅里叶方法得出正交相位的新方法。这种方法可以消除傅里叶变换滤波对点阵边缘的模糊作用,扩大了二维正弦条纹在摄像机标定中的适用范围。摄像机外参数标定实验表明该方法在处理包含边缘点的点阵时,重投影误差保持在原有水平,证明了其有效性。     

基于结构光的光线追迹与波前重建方法

提出一种基于结构光条纹成像的光线追迹和波前重建方法.以结构光条纹相位为信息载体,采用相移技术精确地测量结构光条纹成像过程中相位的变化,实现高分辨的光线追迹,得到点列图.由于光线传播方向与波前垂直,凶此可以实现波前重建.将一个液晶显示器(LCD)置于点光源后,显示正弦灰度调制光栅图样以产生标准条纹光束.条纹光束通过被测光学元件后,发生变形.CCD记录下变形条纹图样,根据相移技术进行处理,计算后完成测量.由于调制光栅图样是由计算机产生的,所以光栅的周期和方向可以灵活设置,并可以实现精确的相移.实验验证了该方法的可行性.     

基于标准平面镜的双目偏折术系统标定

相位偏折术中,系统标定精度对面形测量精度具有决定性的影响.采用带标记点标靶进行标定时,由于其表面不是理想平面而引入误差,导致虚像姿态求解不精确,进而影响标定精度.通过使用高精度的标准平面镜作为反射镜,从初始系统参数开始,采用交替方向优化的方法实现系统几何参数的标定,提高了标定精度,同时避免了变量过多导致的矩阵病态问题....     

相位测量轮廓术(PMP)中光场非线性误差分析

在相位测量轮廓术( PMP)中,探测器的非线性响应是导致测量误差的重要因素.对该误差进行了理论分析和计算机模拟,比较了几种相移算法对这一误差的抑制能力,模拟结果与理论分析的结果一致.提出一种存在非线性误差时光强函数的几何描述方法,采用帕斯卡蜗线描述二阶非线性光强函数,这是一种用角度射线与帕斯卡蜗线交点在横轴上的投影长来表示相对光强的几何模型,形象地表示了探测光强与光栅移动角度的关系,以及非线性误差存在和不存在时的光强变化.同样,文中采用准卡西尼卵形线蜗线描述三阶非线性光强函数,用同样的方法形象地表示了在存在三阶非线性时探测光强与光栅移动角度的关系,以及非线性误差存在和不存在时的光强变化,可为实际应用中合理地选择算法和直观的评估非线性导致的光强变化提供帮助.     

江淮梅雨降水云顶光谱信息与降水强度关系研究

云顶的光学和微观物理特征是基于卫星光谱定量反演降水强度的关键信息.基于1998-2007年江淮梅雨期内热带测雨卫星的光谱和雷达融合观测资料,建立了基于降水云顶光谱信息反演降水强度的随机森林算法模型,进一步探究了梅雨降水云顶微物理特征与降水强度变化的关系.研究表明,在随机森林模型反演降水强度的测试集中,预测降水强度与观测降水强度的相关系数R为0.67,均方根误差为4.06 mm/h,测试集具有较高的降水预测精度.随机森林模型中的云水含量(CWP,即云水质量浓度)在所有输入的云微物理变量重要性排序中位于前列.进一步分析表明:当CWP小于1.0 kg·m-3时,江淮梅雨期降水主要以小雨等级为主,而当CWP大于1.5 kg·m-3时,大雨和暴雨等级的降水概率明显增大;降水的云粒子有效半径(CER)大小主要位于10 μm以上,且降水概率总体上随着CER的增大而单调递增;各等级降水概率随着云光学厚度(COT)的增大而不断增大,当COT大于120时,各级降水的概率显著增强,尤其是强降水.     

Wavefront measurement of a multilens optical system based on phase measuring deflectometry

Usually,a multilens optical system is composed of multiple undetectable sublenses.Wavefront of a multilens optical system cannot be measured when classical transmitted phase measuring deflectometry[PMD) is used.In this study,a wavefront measuring method for an optical system with multiple optics is presented based on PMD.A paraxial plane is used to represent the test multilens optical system.We introduce the calibration strategy and mathematical deduction of gradient equations.Systematic errors ...