高分辨率微型星载相机光学系统的设计及应用

为了克服太空环境的复杂性，满足航天工程的空间使用要求，研制一款2 500万像素宽光谱共焦成像的微型星载相机光学系统。该系统适应卫星发射和在轨道运行的恶劣环境，具有抗冲击震动、耐太空高温差强辐射，体积小，质量轻等优点。设计的系统可在450 nm～800 nm的谱段内清晰成像，焦距181 mm，入瞳口径45 mm，视场角10.4°，边缘相对照度0.81，轴上点MTF:0.57@55 lp/mm，0.33@110 lp/mm，畸变1.2%，镜头质量622 g，外形尺寸Φ58.3 mm×117 mm，抗辐照性能≥5 krad。通过温度适应性的模拟和优化，用户进行?30 ℃～+70 ℃光学镜头热真空试验，可正常工作。该系统已成功应用于天宫二号伴飞卫星相机中，获得的图像清晰稳定，为空间遥感实验观测发挥了重要的作用。     

Two low-cost digital camera-based platforms for quantitative creatinine analysis in urine

In clinical analysis creatinine is a routine biomarker for the assessment of renal and muscular dysfunctions. Although several techniques have been proposed for a fast and accurate quantification of creatinine in human serum or urine, most of them require expensive or complex apparatus, advanced sample preparation or skilled operators. To circumvent these issues, we propose two home-made platforms based on a CD Spectroscope (CDS) and Computer Screen Photo-assisted Technique (CSPT) for the rapid assessment of creatinine level in human urine. Both systems display a linear range (r² = 0.9967 and 0.9972, respectively) from 160 μmol L⁻¹ to 1.6 mmol L⁻¹ for standard creatinine solutions (n = 15) with respective detection limits of 89 μmol L⁻¹ and 111 μmol L⁻¹. Good repeatability was observed for intra-day (1.7–2.9%) and inter-day (3.6–6.5%) measurements evaluated on three consecutive days. The performance of CDS and CSPT was also validated in real human urine samples (n = 26) using capillary electrophoresis data as reference. Corresponding Partial Least-Squares (PLS) regression models provided for mean relative errors below 10% in creatinine quantification.     

FJZ-1000型超高速转镜分幅相机及其应用

FJZ-1000型超高速转镜分幅相机最高摄影幅频为1107幅/s，画幅总数160幅，尺寸7.5 mm10 mm。光学系统中新加入场镜以使相机的所有画幅均完整成像，使相机摄影频率全面达到标称值的技术指标。配备了新型数字化微机控制台，使相机的操作更加方便，并且实现了两台气动相机的联合拍摄，与脉冲X光机也进行了联动实验。相机达到了设计技术性能指标，实验取得了满意的结果。     

Characteristic X-ray detector: In-situ imaging of radioactive contaminant distributions

The characteristic X-ray detector (CXRD), a CsI(Tl) scintillator with a 50-mm diameter, is a directional X-ray sensor that measures characteristic X-rays from radioactive material, such as ¹³⁷Cs, and identifies the direction of radioactive contamination. We evaluated a CXRD and visualized the distribution of radioactivity in the contaminated area near the Fukushima Dai-ichi nuclear power station, where the ambient dose equivalent rate was 2.1 μSv/h at 1 m above ground level. We found a good correlation between the characteristic X-ray fluxes and the distribution of radioactive contaminants with a 0.823 Pearson product–moment correlation coefficient.     

相机位姿估计的加速正交迭代算法

面对需要实时计算的相机位姿估计问题,针对经典的广泛应用的正交迭代算法,提出了一种加速正交迭代算法。其关键思想是将每一次迭代过程规整化,从而提炼出每一次迭代的重复计算,若将此重复计算在迭代开始前提前计算,则可以大幅度的减少迭代过程中的计算量,使得每一次迭代的计算复杂度从O(n)降低为O(1)。因此,可以在更短的时间内迭代更多的次数,从而获得更高的精度。进行了对比实验,结果显示本加速算法计算精度更高,速度更快。并通过实验提出了选择稳健n点透视(RPn P)计算初值,再使用加速正交迭代算法进行迭代运算的方法,在控制点不多的情况下,是一种精度接近最大似然估计,计算速度最快的算法。     

航天相机热实验测试系统设计

为了检测航天相机在高低温环境中的电子学性能及可靠性,针对某型号航天相机地面热实验测试需求,设计开发出了一种热实验测试系统,详细介绍了系统的软硬件设计方案及控温策略。系统使用人机交互界面实现热控策略,能实时完成最高80个测试点(160个温度传感器及80路加热器)的控温任务,可以在－30℃～＋50℃范围内对航天相机进行全方位的温度监控,最高控温精度达到0.5℃。经过实际测试验证,系统具有很好的稳定性,能满足航天相机地面热实验的测试需求,工程应用价值高。     

基于OpenCV的嵌入式自动捡乒乓球系统设计

为了解决在乒乓球比赛和训练中人工手动捡球的问题,从机器视觉的角度出发,综合嵌入式、图像处理和测量控制等技术,基于第三方库OpenCV设计了一种自动捡乒乓球系统。系统是以Contex-A8平台为控制核心,首先通过对云台和USB摄像头的控制获取视频信号;然后通过霍夫圆变换和SVM分类器算法识别出视频中的乒乓球,并根据质心计算出其与系统的相对位置;最后将视频信号中抽象出的位置信息传递给机械运动控制终端,控制小车和机械手将乒乓球捡起,并送到指定位置。实验结果表明本系统能够正确的检测和识别乒乓球,并对其进行定位捡取,效果良好,提高了拾取乒乓球的效率,减轻工作人员的负担。     

基于机器视觉的移动工件抓取和装配的研究

针对工业生产线上某产品上下盖自动装配的问题,运用运动控制理论与机器视觉相结合,搭建了一套模拟工业生产线产品装配系统。首先利用工业相机对进入视场的工件进行单帧图像采集,获取图像数据;然后利用OpenCV对数字图像进行处理,包括中值滤波、阈值分割、孔洞填充、边缘提取来获取数字图像的特征;之后通过质心法结合矩形拟合计算出工件的质心坐标和偏转角度;最后引导六轴机械臂抓取产品的时候能根据图像处理结果进行纠偏和补偿。该系统采用平面棋盘格标定板对工业相机进行了标定,并且在线进行了验证,实验结果表明,工件抓取和装配成功率为100%,满足工业现场的装配精度要求。