非接触物体尺寸形态测量系统设计

物体的尺寸和形态是人类获取物体空间信息的重要参数。为了降低测量装置的复杂程度,提高测量精度,设计了非接触规则物体的尺寸形态测量系统。系统以嵌入式微处理器为控制核心,利用高清摄像头、激光测距仪、液晶显示屏以及声光报警电路构建测量系统。软件上采用引导图像滤波、角度测量、圆弧检测以及色彩识别并配合物体尺寸测量技术,实现了对规则物体尺寸形态的实时测量。实验结果表明,测量系统可以正确的识别物体的形态,对平面物体的尺寸测量误差小于0.6%,对三维立体物体的尺寸测量误差小于2.5%。     

基于毫米波雷达的汽车近程防撞系统设计

采用24GHzmm波雷达传感器,设计了一种汽车近程测距与防撞系统。系统通过对运动物体上载有的雷达射频前端输出信号的处理,可以得到该传感器与目标物体的距离和速度信息,根据此信息来判断载有该传感器的物体与目标物体是否有碰撞危险。若有危险,则通过声音报警提醒运动物体如汽车驾驶者,以减小事故发生的概率。该设计首先对雷达射频前端输出的差频信号进行滤波和输入匹配,然后用STM32F407处理器来完成实时测距和测速算法。经实验验证,该系统工作稳定,测量距离可达20m,可将其应用到倒车雷达和盲点检测中,弥补了当前防撞雷达探测距离短的缺点。     

激光跟踪仪高精度测量运动物体位姿的研究

为了实现运动物体空间位姿高精度的实时测量,基于激光跟踪仪测量的地理坐标系的方法,采用两个激光跟踪仪分别瞄准运动物体首尾两处的标靶,两台激光跟踪仪同步触发采集数据,实时获取运动物体首尾两点的空间坐标数据,测量了运动物体在空间地理坐标系下的位置和姿态信息;利用自主研发的软件计算了运动物体的空间位姿,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,测量系统的稳定性与精度较好,所提出的测量方法能够满足高精度的空间位姿测量要求。     

全息扫描成像的三维空间变换

全息扫描成像系统具有体积小、重量轻、结构简单等特点,它可用于小型物体的三维成像、大型物体某一侧面的浮雕式图像及地貌图的制作等,同时它又能克服传统电子扫描摄像系统无法采集三维空间信息的缺陷,这为计算机进行三维图像处理提供了必要的条件。为此根据给定参数设计了全息扫描装置,并讨论了物体成像点的三维空间坐标转换。     

基于Matlab的计算机视觉测量中摄像机标定方法研究

本文以视觉测量系统中的摄像机标定为研究对象,以物体在摄像机上所成的像与物体实际的形状之间具有一定的函数关系为基础,以获得该函数参数为目的用Matlab进行摄像机标定。该方法利用了Matlab的工具箱及VC＋＋6.0编译软件,设计标定方法及软件程序,方便准确的完成了单摄像头标定和双摄像头的立体标定,得出摄像机的内部参数和外部参数,简化了标定求解过程,提高了标定速率,并具有良好的移植性,适合于其他视觉测量系统。     

基于图像采集的轨迹识别与跟踪系统设计

本设计采用摄像头进行Z型折线轨迹识别,处理器将摄像头拍摄到的画面进行数据处理,缩放比例显示。同时,本设计采用由二自由度舵机搭建的云台控制激光笔,将摄像头采集到的数据转换为舵机带动激光笔转动的大小,实时跟踪显示屏上显示的点。当显示屏将画面显示完成,处理器将保存部分采集到的点的数据,以便激光笔可以循环跟踪轨迹,并且通过按键可以控制激光笔停止或继续跟踪。     

基于单目视觉对地面特征点定位方法

为了解决机器人在室内导航定位的问题,本文提出基于单目视觉对地面特征点定位的新方法.为扩大摄像头的视野,本方法采用鱼眼摄像头,然后将鱼眼摄像头安装在小车底盘下面,实时校正鱼眼摄像头拍摄的图片.通过对摄像头进行标定得到其内外参数,进一步用新方法计算出摄像头安装在小车上的姿态角,建立平面成像模型得到世界坐标系与像素坐标系的对应关系.再进行RANSAC算法对地板的特征点和特征线进行提取,然后获得相关特征信息再经过逆透视变换算法变换到物理空间上,获取真实物理信息.实验结果表明利用该方法能够更精准获得摄像头与地板边缘线的相对位置信息,并且成本也低但定位精度高.     

基于MEMS传感器的姿态检测系统

基于MEMS传感器设计了一种姿态检测系统,通过MEMS传感器获取角速度、加速度等信息,利用硬件对采集的数据进行滤波处理,实现目标物体运动过程中姿态角的测量。采用互补滤波对数据进行融合,有效消除了噪声干扰,提高了系统的检测精度。无线模块的应用实现了下位机与上位机的同步,实时显示目标物体的运动姿态。实验表明,该系统具有较高的测量精度及良好的实时显示效果。     

DMD芯片在光栅投影三维轮廓测量技术中的应用

光栅投影成像法经常用于物体的非接触形状测量和形变测量。通过莫尔相移法,可以实时获得物体表面的等高轮廓线。但是在测量高速运动物体三维轮廓图像时误差较大,因为相移法需要拍摄几张经过相移后的变形光栅。在加入了DMD芯片后,可以在CCD的一帧图像时间内完成所有的相移后变形光栅的图像拍摄,有效地降低了高速运动物体三维轮廓成像的误差。     

全息扫描成像的三维空间变换

全息扫描成像系统具有体积小、重量轻、结构简单等特点，它可用于小型物体的三维成像、大型物体某一侧面的浮雕式图像及地貌图的制作等，同时它又能克服传统电子扫描摄像系统无法采集三维空间信息的缺陷，这为计算机进行三维图像处理提供了必要的条件。为此根据给定参数设计了全息扫描装置，并讨论了物体成像点的三维空间坐标转换。     

基于惯性传感器的动作捕捉系统的实现

正引言动作捕捉技术是一种实时准确测量、跟踪、记录运动物体在三维空间中运动状况,并对实时的运动进行分析和重现的技术。动作捕捉系统有着广泛的应用,传统的动作捕捉系统使用外部传感器如摄像头等来捕捉人体动作,这种方法往往会受到场地、环境的限制。随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,小巧、便宜的基于MEMS技术的可穿戴设备获得了巨大     

图像采集系统的研究与设计

该设计利用CMOS图像传感器的可编程特性,设计了以16位飞思卡尔单片机MC9S12XS128为主控芯片的数字图像采集与处理系统。由摄像头OV7670采集图像;FIFO帧存储器AL422B进行数据缓存,解决了单片机与OV7670之间速率的不同步问题;最后进行了硬件和软件设计,成功实现了摄像和拍照两个功能,并由3.5寸TFT液晶实时显示拍到的图像。该系统结构简单,通用性强,可方便地移植到各种类型的处理器,在本系统设计的基础上,配合适当的应用程序,可以广泛应用于摄像、监控、安防、识别等各个领域。     

傅里叶变换轮廓术中一种普适的计算公式和系统标定方法

提出一种新的普适计算公式和系统标定方法,推导了傅里叶变换轮廓术(FTP)中高度-相位映射关系.由于新的普适计箅公式对系统的几何结构没有严格要求,测量系统的搭建变得容易,投影系统和成像系统可以任意放置以便获得更好的条纹信息,因而操作灵活.提出的标定方法能够准确得到普适条件下系统参数的组合,避免了对系统各个参数的直接测量,提高了测量系统的可操作性及测晕速度.实验中采用本方法对最大高度为28.00 mm的物体进行测量,相对误差仅为0.97%.测量结果证明,提出的方法能够准确恢复物体的三维形貌且具有较好的普适性.     

一种基于计算机视觉的低成本室内空间测量系统设计与实现

设计并实现一种基于计算机视觉的室内空间测量系统,通过3个低成本的USB摄像头对室内目标进行图像拍摄,实时测量出目标的空间精确位置。采用张氏平面标定法标定摄像头的内外参数,并针对室内环境特点设计了简单有效的图像处理方法,利用立体视觉定位原理计算出目标点的空间位置信息。实验结果表明：系统测量误差小于15 mm,数据更新率为15 Hz,均可满足室内机器人的定位需要。     

基于FPGA及LVDS的大尺寸测量系统设计

目前CCD成像物体尺寸测量系统中存在大物体尺寸测量精度低、抗干扰能力弱、控制复杂且成本高等问题;因此,设计了一种基于FPGA及 LVDS的具有抗干扰能力的大物体尺寸测量系统。该系统通过自扫描光电二极管列阵(SSPD)完成数据采集,经过A/D量化后经由LVDS芯片传输,完成信号噪声的滤除,然后由FPGA调用内部IP核对数据进行缓存,最后将数据传送到上位机进行实时显示。实验结果表明,该系统具有较强抗干扰能力、高速处理能力并且操作简单、成本低,同时实现了对大物体尺寸测量且具有较高精度。     

复杂反射率物体三维测量方法研究

针对复杂反射率物体在三维测量中,激光条纹图像曝光程度差异问题,提出一种自适应多曝光获取三维点云的方法。该方法根据所研制采集系统的成像原理,拟合出视觉传感器成像函数。将初始条纹几何中心反射率突变点设为基准点,并对复杂反射率物体上的条纹信息按基准点进行分段采集;根据各分段区域反射率均值计算相应自适应曝光参数;按基准点融合所采集的激光条纹信息。测量平台采用步进运动,实现物体整体扫描。应用二次拟合重心法提取条纹中心坐标,生成三维点云信息。经实验验证,自适应曝光准确率高于90%,条纹能量集中度大于5,三维点云均方根误差低于0.3 mm,该测量方法有效解决了条纹图像过曝光或欠曝光问题,可在动态下实现复杂反射率物体三维测量。     

利用普通摄像头实现振动的实时测量

为实现对低频小振幅振动的实时测量,以USB摄像头为图像传感器,以常规计算机为上位机,设计了一套性价比较高的基于数字图像的检测装置。介绍了检测系统的原理和结构,以及主要的图像处理方法。根据系统的特点,本系统应用基于颜色的图像分割方法,大大提升了系统的适应性和可靠性,并利用捕捉振动物体部分区域的方法提高系统的测量精度,同时将卡尔曼滤波方法用于预测振动物体的位置,大大降低了系统处理的图像数据量,提高了系统的实时性,进而提高了系统的测量范围。二维低频振动测量实验证明了本系统性能可靠。     

运动物体的压缩感知成像

在使用压缩感知成像系统进行成像时,物体的运动会导致获取的物体图像分辨率下降.为了克服运动的干扰需要额外装置获取物体运动的参数,但在很多情况下无法获取物体的运动速度.针对这一问题,提出利用物体运动与散斑运动的相关性,采用散斑运动方式来抵消物体运动从而消除运动造成的分辨率下降.采用压缩感知算法利用多组不同散斑运动补偿情况下的参数获取不同的物体图像,最后利用物体运动和散斑运动的相关性判据参数,最终获得消除运动干扰的物体图像。算法求解中同时考虑了系统点扩散函数的影响,采用解卷积算法获取了消除运动和系统点扩散函数影响的物体图像。最后数字仿真结果证实了所提算法的有效性。     

一种基于双目视觉原理的距离测量系统的设计

主要研究一种基于双目立体视觉原理测量图像中物体距离的算法,要实现的目标是采用双摄像头从不同视点拍摄目标物体,投影得到两幅双目图像,用图像处理的方法先提取出需要的信息,进行特征识别,然后利用同一目标在不同投影图像上的成像差异进行立体匹配,并通过视觉算法计算被测物体的距离。由于测量的距离远大于摄像机之间的基线距离,所以传统意义上的双目测距系统近似认为两个摄像机的光轴是平行,但是实际上两光轴是必然相交的,所以文章结合实际,考虑两光轴相交,以达到提高距离测量精确度的目的,系统的主要流程包括图像获取、摄像机标定、角点检测、特征识别、立体匹配、距离计算等几个方面。     

基于激光测量的高速非接触角度检测技术研究

提出了一种基于光学三角法测距原理的高速非接触光学角度测量方法,利用两个激光位移传感器测量物体具有角度变化时产生的位移,实时计算得到物体一维运动角度,在摇摆台上进行角度范围及精度的实验,并使用光纤陀螺进行角度实时同步测量,通过最小二乘拟合法对误差进行补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,测量频率2000 Hz。该角度测量技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。