基于光学测棒的立体视觉坐标测量系统的研究

提出了一种基丁测量与校准功能合一的光学测棒的立体视觉坐标测最系统.采用光学测棒作为成像目标,通过任意放置的两台摄像机获取测棒上的发光特征点的图像实现被测物体三维坐标的测量,同时利用测量数据定期对两台摄像机外部方位参数进行校准.深入研究了两台摄像机内部参数和外部方位参数校准过程中的校准件和校准算法的设计,以及系统测量建模等关键技术,提出了相应的解决方案,减小了摄像机内外参数校准及测量模型对测量结果的影响,提高系统的测量精度.实验结果表明.该系统的最大测量误差为0.11 mm.     

融合点测量信息的光学层析方法

光学计算机层析术的困难在于不能得到足够的信息以完全确定探测目标,理论上,将先验知识融入层析术可以在一定程度上降低病态程度,而实际中场的一组孤立点的测量值是一种更为直接的可得信息。利用ＡＲＴ３算法对于含噪声、甚至部分的投影数据具有很好的鲁棒性,并且能友好地融合来自其他测量系统的信息的特点,提出一种利用点测量信息的自适应方法,避免了对重建过程引入原本不存在的高频信息,以及在迭代过程中对预期的低频分量的     

基于共面特征点的单目视觉位姿测量误差分析

为了克服单目视觉测量中景深信息缺失的问题,运用改进的两段式迭代算法,对刚体位姿测量解算模型进行了优化.给出了特征标靶最优化布局,理论分析了标靶尺寸大小、标靶基线长度及特征圆点大小和解算准确度的关系.实验结果表明,优化的特征标靶布局、较大的特征标靶基线长度及较小的特征圆点靶标能够提高测量解算准确度.该研究对提高实际测量系统解算准确度具有一定的理论指导意义.     

基于相位标靶的光学坐标测量方法

提出一种基于相位标靶的光学坐标测量方法,与有3个以上的标记点的辅助测量棒(传统标靶)相比较,由于相位标靶特征点数量的大量增多以及基于相位计算的精确的特征点的提取,使得用这种标靶进行测量时,其测最结果更为准确和可靠.在计算机屏幕上产生二维正弦条纹,并以此作为校准靶进行摄像机标定.设计制作的相位标靶由小型特征图象屏和测棒组成,采用相位测量技术及条纹处理方法计算特征图象屏各点的相位和面内坐标,进而计算测棒上测点的三维坐标.将该相位标靶用于光学坐标测量,提出了标靶移动时坐标变换的计算公式和移动距离的计算方法,分析了测量误差的成因.实验得到了准确的光学坐标测量结果,证明了该方法的有效性.     

基于AVR单片机的高精度光学测厚系统设计

对薄膜测厚系统进行了详尽剖析,从整体上论述了膜厚测量系统,研究了测厚系统中薄膜测厚仪的关键硬件电路,对薄膜测厚仪的软件流程进行了离散设计。以AVR单片机为核心处理器进行了数据采集和处理,设计并生产出了在线式光学薄膜厚度测量与监控系统。通过与实际膜厚进行对比实验,验证了薄膜测厚系统具有高精度、高稳定性和高可靠性,可应用于实际工业生产。     

一种汽车锁扣铆点的视觉检测方法

汽车锁扣是保证汽车安全运行的重要部件,针对传统方法测量锁扣铆点不稳定、精度低的缺点,提出了一种基于机器视觉的检测方法;首先进行相机标定,通过预处理消除拍摄影响,接着提取锁扣的几何特征以建立测量坐标系,并对其进行仿射变换以消除图像几何失真;然后标定铆点所在区域,设置ROI(regions of interest)使铆点从检测背景中分离出来成为一个独立的图像单元,对其进行梯度锐化以增强图像边缘,并依据ROI自身特点对传统锐化方法进行了改进;最后,采用随机Hough变换分别提取改进前后图像铆点的轮廓,测量铆点直径并进行对比;实验表明,改进后图像铆点直径的测量值更加准确,精度达到0.035 mm,满足检测要求。该方法适用于铆点在线高精度检测,具有重要的应用价值。     

光学自由曲面的检测方法

针对自由曲面光学元件离轴像差小,应用广泛,但检测难度大,加工精度不够高等特点,对现行的自由曲面光学检测方法进行了分析。提出了在自由曲面光学元件的不同加工阶段宜采用不同的检测手段,根据加工的步骤依次采用三坐标机、轮廓仪、光学干涉测量等方法为好。介绍了子孔径拼接技术的发展,叙述了利用计算全息(CGH)和反射光栅摄影测量法检测光学自由曲面等两种有着良好发展前景的方法。最后,给出了利用CGH检测三次位相板的实例。     

光学自由曲面的检测方法

针对自由曲面光学元件离轴像差小，应用广泛，但检测难度大，加工精度不够高等特点，对现行的自由曲面光学检测方法进行了分析。提出了在自由曲面光学元件的不同加工阶段宜采用不同的检测手段，根据加工的步骤依次采用三坐标机、轮廓仪、光学干涉测量等方法为好。介绍了子孔径拼接技术的发展，叙述了利用计算全息（CGH）和反射光栅摄影测量法检测光学自由曲面等两种有着良好发展前景的方法。最后，给出了利用CGH检测三次位相板的实例。     

基于特征点的整数小波目标跟踪方法的研究

基于提升方法的整数小波变换的诸多优点,以Harr整数小波变换为例,提出了动态目标跟踪算法。对标准图像进行整数Harr小波变换,并将提升项取整,对提升项的参数用一定数量训练图像进行学习。选取在训练参数平方和为最小意义上的、使整数小波变换后的图像高频部分具有较大值的点作为特征点。对包含有目标的参考图像进行整数小波变换,选择高频分量具有较大值的点,利用训练过的提升项参数使目标和基准图像配准。由于算法采用整数小波变换,使提取具有较好的鲁棒性,从而实现目标发生旋转、平移及尺度变化等的跟踪过程。仿真实验表明,该方法能对动态运动目标进行跟踪。     

基于断裂面特征点匹配的文物碎片重组方法

在计算机辅助文物虚拟复原过程中,针对现有复原方法匹配精度低、速度慢等问题,提出一种新的基于断裂面特征点匹配的文物碎片重组方法。利用改进的内部形状签名法提取碎片断裂面潜在特征点;计算特征点邻域几何特征的协方差矩阵,从而构建特征描述符;采用对数欧氏黎曼度量方法作为相似性度量准则,通过双向最近邻法获得初始点对集合,再利用典型相关分析法消除误匹配对得到最优匹配集;使用最小二乘法估算刚体变换矩阵将碎片粗对齐,再采用迭代最近点算法实现精确对齐,最终实现碎片重组。实验结果表明,本文算法相对传统算法特征点数量少,描述符简单,且稳健性强,有效提高了碎片重组的效率和准确性。     

目标落点的视觉测量方法研究

 针对传统视觉测量方法不能用于远距离和大场域目标测量的问题,提出了一种简单的视觉测量方法,可精确地测量远距离、大场域内目标落点的位置。利用简单的现场标校方法,使两相机的横向核平面水平且重合。在此基础上,根据视觉测量原理,建立了简化的落点坐标视觉测量模型。利用该模型,在250 m×350 m的测量区域内对遍布相机视场的44个目标点进行了视觉测量实验。实验数据显示:各点的综合相对测量误差小于0.3%,达到了较高的测量精度,完全适用于远距离、大视场的目标落点测量。     

阴极射线管显示器亮度范围内对人眼视觉特性的实验研究

用CRT显示器显示5种频率的目标光栅,通过改变矩形波光栅的平均亮度,测量了9名男性青年在不同平均亮度条件下的对比度觉察阈值,并得出亮度与对比度觉察阈值间的关系曲线,从而探讨人眼在显示器亮度范围内的亮度视觉特性.实验结果表明,不同人眼对频率f＝3.79和4.97cpd(周/度)的目标光栅的对比度觉察阈值非常相近,而对频率f＝1.23,1.97和9.86cpd的目标光栅的对比度觉察阈值相差甚远;提高显示器亮度可以降低对比度觉察阈值,提高显示器显示图像分辨力,但是随着亮度的增加(达到Weber区域),亮度对分辨力的提高达到一定限度,而且,当亮度在60cd/m²左右时,显示信息效果与人眼视觉特性最匹配.基于对人眼在显示器亮度范围内的亮度视觉特性的研究,为在显示器上进行图像处理、显示器制造、摄影、印刷、配色等研究和应用奠定基础. 关键词： 人眼视觉特性 对比度觉察阈值 视角 空间频率     

一种新的OLED亮度均匀度测试方法

根据CCD的成像特点,建立了CCD感光像素与OLED显示像素亮度的关系,从而提出了一种由CCD采集图像分析OLED显示设备亮度均匀度的理论方法。给出了一种基于CCD摄像器件的测试平台与软件系统,阐述了测试平台的主要组成、工作流程以及设计要点等。给出了OLED样板的测试评估结果,表明了这种基于CCD的测试平台与评估理论的方法是快捷而有效的。     

一种单目运动像机对点状运动物体的三维定位方法

针对单目运动像机无法确定点状运动物体三维位置的难题,提出了一种求解点状运动物体三维位置的方法,利用直线在其法平面上的投影为点这个特性,将各时刻像机光心与物体位置的连线(以下称观察视线)投影到以运动物体轨迹为法线的平面上,通过迭代使其投影线交于一点,交点对应的直线就是物体的运动轨迹,仅需要取大于等于5个时刻的数据就可以确...     

半椭球形和子弹头形光纤传感探头的耦合特性

利用光路追踪程序,对于不同光纤参数条件下半椭球形和子弹头形光纤传感探头的耦合特性进行了研究。研究结果表明：对于半椭球形探头,当长短轴之比在1.15和1.3附近时存在一个耦合最佳结构;而对于子弹头形探头,仅变成圆形时为最佳。这两种探头容易制作,半椭球形探头的耦合效率高于子弹头形。     

空间目标光学特性模拟实验研究

 通过不同材料、形状的空间目标模拟实验测量,研究了几种简单形状目标和卫星缩比模型的光学特性。结果表明：光源 目标 探测器的位置对目标的光学特性起决定作用,对于球体和柱体目标来说,光源和探测器的相位角是影响接收到光辐射的主要因素,而对于立体状目标,它的光学特性则与特定的入射角和观测角有关;对静止卫星而言,其光学特性主要受太阳能电池板对地夹角和观测面积的影响。该研究有助于实际观测数据反演空间目标的姿态,便于对空间目标特性数据进行归类和分发。     

横向放大率法测定光具组的基点

介绍了用横向放大率法确定两薄透镜组成的光具组基点的原理和方法,该方法采用线阵光电耦合器件(CCD)测量物经光学系统成像的横向放大率,进一步提高了测量精度.     

横向放大率法确定复合光学系统的基点

介绍了应用测量横向放大率确定两薄透镜组成的复合光学系统基点的方法。由于采用线阵光电耦合器件（CCD）测量物经光学系统成像的横向放大率，提高了测量精度。     

Precise determination of characteristic laser frequencies by an Er-doped fiber optical frequency comb

Femtosecond optical frequency combs correlate the microwave and optical frequencies accurately and coherently. Therefore, any optical frequency in visible to near-infrared region can be directly traced to a microwave frequency. As a result, the length unit "meter" is directly related to the time unit "second". This paper validates the capability of the national wavelength standards based on a home-made Er-doped fiber femtosecond optical frequency comb to measure the laser frequencies ranging from visible to near-infrared region. Optical frequency conversion in the femtosecond optical frequency comb is achieved by combining spectral broadening in a highly nonlinear fiber with a single-point frequency-doubling scheme. The signal-to-noise ratio of the beat notes between the femtosecond optical frequency comb and the lasers at 633, 698, 729, 780, 1064, and 1542 nm is better than 30 dB. The frequency instability of the above lasers is evaluated by using a hydrogen clock signal with a instability of better than 1×10^-13 at 1-s averaging time. The measurement is further validated by measuring the absolute optical frequency of an iodine-stabilized 532-nm laser and an acetylene-stabilized 1542-nm laser. The results are within the uncertainty range of the international recommended values. Our results demonstrate the accurate optical frequency measurement of lasers at different frequencies using the femtosecond optical frequency comb, which is not only important for the precise and accurate traceability and calibration of the laser frequencies, but also provides technical support for establishing the national wavelength standards based on the femtosecond optical frequency comb.