数学形态法在投影栅线法形貌测量中的应用

提出了基于数学形态学原理的图像处理方法应用于投影栅线法三维(3-D)形貌测量中。根据投影投影栅线法的栅像图像条纹具有明显方向性的特点，设计了新的形态学方法结构元素和采用以灰度和二值数学形态学方法为基础的局部、组合图像处理技术。实验结果验证了新方法对投影栅线法栅像图中的耀斑、高频噪点的消除和栅线重叠等的处理都有显著效果，尤其适合于对圆滑表面的处理。     

基于结构光投影的薄膜振动模式分析

为了验证薄膜振动模式的有效性,采用正弦条纹投影和傅里叶条纹分析的方法进行薄膜振动模式分析和振幅重建,并进行了理论分析和实验研究。在基于结构光的主动3维传感技术中,傅里叶变换轮廓术具有单帧获取、高分辨率、全场可实时测量等优势,成为可测量动态3维面形的一种实用方法。正弦光栅条纹被投影到振动中的薄膜表面,采用低帧频的CCD相机采集由薄膜振动导致条纹局部模糊的一系列变形条纹图。通过傅里叶变换轮廓术方法进行处理,最终得到不同频率下实际测量的薄膜振动模式结果。给出了理论计算结果与实测结果的验证比较。结果表明,该方法测量的振动模式结果准确反映了薄膜振动情况。3维面形测量结果和实验验证了该方法的可行性。     

激光横向剪切干涉应用于温度场的测量

根据大空间自然对流水平圆管上部上升的羽状烟柱区不符合边界层假设而导致各种解之间差异的问题,提出了利用横向大剪切量干涉实验装置来实现温度场的光学测量,得到了自然对流水平圆管在不同壁温时的实时条纹。利用彩色条纹图像中RGB原始数据中的R分量的峰、谷极值点的坐标来识别明、暗条纹并得到了全场的级数分布,以此反演出全场温度分布。实验结果表明:当圆管直径d为15.6mm、剪切量s为24.2mm时,实验得到的干涉条纹类似于利用全息干涉或马赫-曾得干涉原理得到的无限宽简单条纹;干涉条纹分辨率达到75.64pix/mm;利用横向大剪切量干涉法能够准确快速地反演全场温度分布,为工程热物理分析提供相关数据。     

光栅横向剪切干涉仪及其系统误差分析

在分析光栅横向剪切干涉仪典型结构及系统参数配置,给出其适用范围的基础上,系统研究了该干涉仪结构最显著的系统误差:几何光程误差和探测器倾斜误差。采用Zernike多项式给出波前重建前后系统误差项的解析表达式;对其大小与被测数值孔径(NA)、衍射光会聚点间距d、剪切率s之间的关系进行了定量分析。几何光程彗差和像散、探测器倾斜像散和离焦是剪切干涉差分波前中最主要的误差项,波前重建后主要导致几何光程球差和彗差,探测器倾斜彗差。重建波前误差随着NA、d的增加而迅速增大,随着s的减小而增大。特别是小剪切(s≤0.05)时,波前重建对系统误差有增益效应,重建波前的系统误差值远大于差分波前。小剪切情况下,当d2μm、NA0.1时,重建波前误差的均方根值远大于1nm。     

Twyman-Green型横向剪切干涉仪的原理和应用

本文介绍了一种新型横向剪切干涉仪的工作原理。该干涉仪使用Twyman-Green干涉仪作为分束器,光栅作为检测元件,并利用实时Moire差分法消除干涉仪的系统误差。这种干涉仪的优点在于灵敏度可调,抗振性强,易做成大口径。利用这种干涉仪检测超高音速风洞中的流场和真实火箭燃气射流,取得了一些重要结果。     

全息投影技术在信息呈现的应用研究

如今,文字传播方式已不再新鲜,二维图像和视频传播方式因无法真实全面还原场景,很难满足人们更高的需求.3D全息投影作为新媒体信息传播技术,正在潜移默化地改变人们的生活.作为传播效率更高效、呈现效果更全面的新兴传播形态,全息投影势必会成为日后信息呈现的最佳选择,属于全息投影的时代终会来临.为此,深刻剖析当下信息呈现的缺口,...     

基于双频横向剪切干涉系统的三维形貌测量

近年来,结构光投影三维成像技术被广泛地应用至各个领域。该技术通常采用投影仪投影条纹,导致投影条纹的空间周期和精度有限,且在测量微小视场时会存在条纹强度不均匀、条纹焦面景深不够等问题。为解决该类问题,基于剪切干涉条纹的高空间分辨率优势,提出了一种利用横向剪切干涉条纹测量物体三维形貌的系统和方法。该系统利用激光波前以不同角度入射平行平板会产生不同频率干涉条纹这一性质,旋转平行平板改变剪切干涉条纹频率,利用低频条纹指导展开高频条纹相位。同时利用干涉条纹的入射角度与形变量内在联系,通过几何关系获得相位与高度的映射关系,以达到重建物体三维形貌信息的目的。实验验证了该系统及方法的可行性,证明了其对测量微小物体或视场有着明显的应用价值。     

改进仿射投影算法及其在电子回声消除中的应用

在电子回声消除应用中,为提高自适应算法的收敛速度,提出一种改进的仿射投影算法及其快速实现形式.新算法利用回声路径的稀疏结构特征,通过收敛步长控制矩阵,按滤波器各系数幅值大小,等比例地为其指定相应收敛步长,以加快大系数收敛,最终达到加快滤波器整体收敛速度的目的.对新算法进行的统计学分析,为其快速收敛于目标系统的算法特性提供了理论依据.仿真实验表明与传统自适应算法相比,新算法能减小稳态失调并大幅提高收敛速度,其低计算复杂度亦保证了系统的实时性.     

数字剪切散斑干涉技术的应用

介绍了剪切散斑的测量原理及成像方式,详细讨论了剪切成像的常见方式并总结了各种方式的优缺点及适用场合,探讨分析了几种常用加载方式的特点。由于数字剪切散斑干涉技术具有高精度、非接触、可直接测量应变并且抗干扰能力强等优点,已经广泛应用于应变分析、无损检测和振动检测等领域。重点分析了它在无损检测方面的应用以及特点及优点。     

光学剪切电子散斑技术的改进与应用

介绍了一种新型光学测量技术——剪切电子散斑技术的改进与应用,它是一种有效的基于激光技术,测量三维物体表面变形和形貌的非接触测量方法。与传统方法相比,改进后的方法光路结构和采用的算法更加简单,可广泛应用于表面应变、张力、材料特性的测量,残余应力的估计,表面泄露的监测以及物体表面三维形貌测量等领域。     

基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法

为了克服光学三维传感中相位恢复困难的问题,提出了一种基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法.这种方法的特点之一是使得垂直于条纹方向特定长度的颜色序列是唯一的,从而建立了空间位置与颜色的对应关系.特点之二是相邻条纹之间具有最大色差,因而具有最大可区分性.将得到的彩色组合条纹投影到物体表面得到变形条纹,通过计算各种颜色条纹相对参考平面上条纹移动的距离,可以恢复出物体的高度.实验证明,该方法需要获取的图像少、计算时间少、精度较高,具有很强的抗干扰能力.     

基于大剪切方棱镜的三维电子散斑干涉技术

提出了一个新的测量物体三维形变量的系统.其中,光源部分由3个激光器组成,参考物被粘贴在压电陶瓷(PZT)相移器上,通过该相移器产生参考光并实现相移,物光和参考光通过放置在CCD前方的大剪切棱镜产生干涉.为了验证该系统的可行性,对简支梁进行了位移场的测量,并给出了实验结果.由于大剪切方棱镜采用普通玻璃材料制成,因此不仅克...     

新改进型三步非等步相位测量轮廓术算法

三步非等步相位测量轮廓术(PMP)算法在对采集的变形条纹图像光强的除法运算中忽视了分母为零的情况,导致在一部分区域出现截断相位与相位展开出错,致使重构三维面形的畸变与失真。为此,提出了一种改进的三步非等步PMP算法,修正了在除法运算中分母为零时的相位分布情况,避免了光强相除时导致的一部分盲点。通过计算机模拟与实验表明,新改进的算法有效地提高了测量精度,拓展了适用范围。     

载波调制法提高保偏光纤偏振耦合检测的信噪比

保偏光纤偏振耦合系统能有效检测保偏光纤中偏振耦合点的空间位置及耦合强度,因而可被广泛地应用于应力、应变、温度和位置的分布式传感中。由于噪声影响,测试系统中的信噪比和耦合强度检测灵敏度会下降。为了改善系统信噪比,提高保偏光纤中弱耦合点的检测能力,将铌酸锂外调制技术应用于白光干涉保偏光纤耦合测试系统。调制后的信号经光电探测器接收,用数字解调算法进行数据处理。实验结果表明:在电机扫描速度为0.75 mm/s,调制频率为9.1 kHz,采样率为140 kHz时,载波调制时信噪比提高了8 dB,解调耗时仅1.12 s。     

基于光栅投影的钢板孔洞缺陷测量

针对基于光栅投影的钢板外观质量检测中孔洞检 测缺陷精度不高的问题,提出一种基于双投影的孔 洞缺陷检测方法。在钢板上方等间距设置两个线激光阵列,交替投影等间隔明暗分布的光栅 场,CCD相机 分别采集两个方向上投影到钢板表面的云纹图像,利用相移法分别求解出两个方向云纹图像 的相位信息, 然后分别重建得到钢板两个方向的三维轮廓。通过背景二值化定位投影盲区,将两个方向的 重建三维轮廓 进行融合,从而完成钢板的三维重建,实现钢板表面孔洞缺陷的测量。实验结果证明:钢板 的厚度测量精度为0.05 mm,孔洞缺陷测量精度可以提高到0.1 mm。     

基于图像拼接和双频投影栅线法的三维形貌测量

为解决采用光栅投影式三维轮廓术测量物体三维形貌时,出现的条纹图样的不连续性,利用计算机编程,生成由两种不同频率合成的复合光栅,将它投影到被测物体上,并将被测物体放在精密的旋转平台上,通过二次成像后对两幅图像进行图像拼接,得到清晰的被光栅调制的物体图像,再对图像进行傅里叶变换,然后采用滤波器滤出相应的高频和低频成分,利用低频光栅的相位差辅助解出高频光栅的真实相位差,从而实现物体的三维形貌重建.结果表明,本方法简单、精度高,可以成功解决有突变面形和投影时具有阴影的物体的三维形貌测量问题.     

基于优先度排序的3维数据缺失快速插补法

为了快速准确地对3维光学测量的缺失数据进行插值,以利于后期对比研究,提出了基于优先度排序的3维数据缺失快速插补估算方法,并把该算法用于插补模拟实验数据以及20帧振动扬声器测试数据的验证。结果表明,与其它常用缺失数据插补方法相比,该方法运算速度快、插补效果好,有利于处理3维测量结果的多帧和大量的数据。     

投影结构光空间位置和形状的标定方法研究

提出了结构光三维测量系统中投影结构光的空间位置和形状的多点拟合标定方法.在结构光三维测量系统有效视场范围内,空间靶平面多次改变并覆盖整个有效视场.利用投影矩阵与坐标变换关系,由投影结构光与空间靶平面的相截线来确定结构光在整个有效视场范围内的多个三维数据点,通过多点拟合,完成其空间位置和形状的标定.最后以多光片投影双目视觉三维测量系统中9条结构光的标定实验,验证了该方法的可行性和有效性.     

相移量校准提高正交复合光三维测量的精度

由于滤波过程的影响,从复合半纹像中解调出的各帧变形条纹间的相移量发生了改变,采用传统正交复合i维测量方法中的相位算法进行解相会导致较大的相位误差,提出一种对条纹间相移量进行校准以提高正交复合光三维测量精确度的标定方法.首先从参考平面的复合光栅像中解调获得各帧相移正弦条纹,通过频域滤波的方法获取条纹的基频分量,计算出各帧...