基于块匹配的激光条纹亚像素中心提取

线结构光进行三维测量时获取的结构光图像易受噪声干扰,影响了光条中心提取精度,进而限制测量系统精度。为减少噪声干扰,提高光条中心坐标提取精度,提出了一种基于块匹配的光条中心提取方法。通过骨架细化算法初步提取光条像素中心,在每个像素中心周围生成包含其邻域信息的图像块,通过块匹配寻找结构光图像中的相似光条结构,求取具有相似结构的光条中心坐标均值作为最终坐标中心。通过仿真分析和实验验证,该算法能够有效抑制图像噪声影响,提高了光条中心提取精度。     

运动模糊情况下的结构光光条中心快速提取

为了在复杂的运动模糊情况下快速提取光条中心，提出了一种新的结构光光条中心快速提取算法。通过分析线结构光运动成像模糊的原因和图像中光条截面的灰度值分布规律，设计了基于理论光条成像宽度的P-tile阈值分割算法，以解决运动模糊情况下光条成像宽度不一、亮度无规则变化引起的光条区域提取困难问题。根据光条图像的特点，通过改进的区域生长算法提高光条定位速度，根据光条截面的灰度值分布特点提取结构光光条中心。实验结果表明，在运动模糊情况下，改进的P-tile阈值分割算法具有精度高、速度快的优点，相比极值法、大津法能更好地分割出有效光条区域，在结构光工业高速测量领域具有实用价值。     

基于结构光的轮胎花纹深度测量系统研究

针对人工测量轮胎花纹磨损度效率低、精度差的问题,设计了一套基于线结构光的轮胎花纹深度测量系统。介绍了利用线结构光测量轮胎花纹深度的原理和系统结构,完成了摄像机内外参数、光平面和移动位姿标定。通过工业摄像机对光条图像进行采集,并采用灰度重心法提取光条中心,运用Halcon软件对光条图像进行三维重建,获得胎面的三维点云数据图,然后对其Z坐标图进行处理和分析,从而实现轮胎花纹深度的测量。试验结果表明,运用该测量系统能够对轮胎花纹进行360°测量,精度误差小于0.15 mm,该系统极大地提高了测量精度,可满足轮胎花纹深度在线测量的要求。     

结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法

为实现大型航空零件三维测量过程中激光光条的快速高精度提取,提出了一种结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法。首先,根据序列图像的结构不变性将高分辨率图像压缩为低分辨图像。接着,通过二次拟合求解低分辨率图像中激光光条中心的法线斜率。然后,将低分辨图像求得的法线斜率还原到高分辨激光光条图像中。进而通过灰度重心判断准则,快速计算激光光条的亚像素中心。最后,采用所提出的方法分别在实验室和大型航空零件装配测试台上进行了复合材料标准样件和复杂零件的三维形貌测量。实验结果表明:该方法的单激光光条重建误差为0.269 mm,三维形面的重建误差为0.268 mm。该方法可有效提高工程零件快速测量过程中激光光条提取精度,满足大型航空零件现场测量的工程要求。     

激光辅助的大型回转类零件直径实时测量方法

针对工业现场中需要对大型回转类零件直径实现实时、非接触测量的需求,提出了一种基于相交激光光条的双目视觉测量方法。结合双目立体视觉测量技术与直径测量的几何约束,采用强度高、方向性强的线型激光构造直径重建的特征信息;通过向待测零件表面投射相交的激光光条构造用于测量的特征点,提出了一种大型回转体表面激光光条交点的精确提取方法;利用摄像机标定结果重建激光光条交点的空间坐标,进而建立符合直径测量的椭圆模型并计算直径。在实验室环境下进行圆柱件直径测量实验,实验结果表明,待测物体的直径测量误差为0.5%,直径重建时间为1.026 s,所提出的测量方法为大型回转体直径的实时非接触测量提供可靠的技术手段。     

遥感、遥测、遥控

TP751 200306173D结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究/贺俊吉,张广军(北京航空航天大学)“北京航空航天大学学报一2003,29(7)一593-597在结构光视觉检测系统中,光条中心的提取精度直接影响到整个测量系统的测量精度.光条图像的处理是其中重要的一步,尤其是受到严重噪声干扰的图像.探讨了被多种噪声干扰的光条图像的处理和精确提取光条中心的方法.给出了一种消除环境干扰的滤波模板并实验验证了其滤波效果.使用这些光条图像处理方法使整个测量系统在ZO0mmx200mm的测量范围内测量精度达到0.083mm.图n表1参6(木)络的非监督学习算法.针…     

面向大型零部件的三维形面高精度测量方法

目前,辅助激光视觉测量法已广泛应用于大型零部件的三维形面测量。针对该方法在测量过程中普遍存在的轮廓边界信息获取不准确的问题,提出一种面向大型零部件的三维形面测量方法以获得精确的形面信息和轮廓边界信息。首先,根据光条图像序列采集特性,基于时间流的光条自适应定位方法实现了光条所在区域的实时定位;其次,提出了一种基于光条几何特征突变的边界提取方法,获取光条处的被测物边界行（列）坐标位置;然后,利用光条区域内快速提取的光条中心结果,确定准确的边界特征点坐标,并仅保留边界特征点以内的有效光条中心点;最后,对所提取的有效光条中心进行了三维重建,结合光条扫描实现了整个形面的三维快速测量。实验验证结果表明:该方法可实现被测物三维形面信息的高精度快速测量,同时获取精确的轮廓边界信息,其测量精度达到0.06 mm,且大大减小运算量,满足大型零部件的快速高精度测量要求。     

结构光光条提取的混合图像处理方法

将大模板高斯递归实现引入到结构光条纹中心提取中,提出了一种基于感兴趣区域(ROI)的结构光条纹中心混合图像处理方法.结合图像的阈值化和膨胀算法,自动分割出结构光条所在区域作为光条提取的ROI,利用高斯卷积递归实现获得ROI内光条纹各点的Hessian矩阵,并确定光条纹各点的法线方向,最后在法线方向利用泰勒级数展开求得ROI内光条纹中心的亚像素图像坐标.实验表明,基于ROI的结构光条纹中心混合图像处理方法具有精度高、鲁棒性好和自动化程度高等特点,所提出的算法大大地减少了结构光条纹提取的冗余计算,实现了光条纹中心线的快速高精度提取.在保证光条提取的精度和鲁棒性前提下,所提出的算法将光条提取速度提高了10多倍,为结构光视觉三维测量的实时应用奠定了基础.     

高斯混合分布激光中心线提取方法

针对激光辅助立体视觉测量中的非高斯非对称分布激光条的匹配中心线提取精度较低的问题,提出一种基于高斯混合模型的激光中心线提取方法。首先分析了激光散斑对图像的影响,选择均值滤波方法有效去除激光散斑噪声;然后利用最大类间方差(OTSU)阈值分割方法对光条位置进行粗定位;最后,利用本文提出的高斯混合模型提取激光条亚像素中心线,该模型可准确地描述激光条横截面光强分布特性,从而能够实现光条中心极值点的高精度提取。实验结果表明该方法能够高效稳定的提取激光条中心线。     

管道内表面圆结构光视觉三维测量系统

为保证管道运输安全,需要对管道进行定期维护和检测。采用视觉检测原理,提出了一种基于圆结构光三维视觉检测的管道内表面测量系统。针对管道内表面测量空间受限的约束,基于圆结构光视觉检测原理,提出了视觉传感器的纵向排列结构模式,并搭建了管道内表面圆结构光视觉检测系统。针对圆结构光特点,设计了圆环形平面标定靶标,实现了圆结构光检测系统的标定,并基于该圆结构光视觉检测系统对工业管道内表面进行了三维测量。实验结果表明:该系统的标定不确定度为0.081 mm,针对管道内表面,具有较高的测量精度。     

基于图像式传感器的铁路轨距检测系统研究

传感器在铁路安全维护方面应用广泛。为了实现实时在线轨距测量,将激光技术与CCD图像式传感器相结合,建立车载轨距机器视觉检测系统。首先介绍系统的构成与工作原理,并提出基于去噪前置与距离变换算法的快速轨道轮廓中心线提取方法。然后采用强对比度拉伸和指数变换的方法进行图像增强,并结合高斯平滑与动态感兴趣区域对图像进行快速去噪前置处理。最后对图像进行精确阈值分割处理,采用距离变换的方法得到轨道轮廓中心线并定位轨距测量点。结果表明,该系统检测精度满足-1mm~+1mm,图像帧处理速率为14.35m/s。轨距机器视觉检测系统满足实时在线轨距检测对系统鲁棒性、检测速度和精度的要求。     

压力容器表面激光快速深雕刻技术研究

介绍了利用激光在压力容器表面进行快速深雕刻技术。此激光雕刻系统由脉冲固体激光器、运动机构、光学传输系统构成,能够实现在弧形压力容器表面进行相关信息的雕刻。分析了影响雕刻质量和雕刻速度的主要因素,获得了雕刻的最佳工艺参数。实现了雕刻速度30mm/s时,雕刻字符深度大于0.4 mm,宽度大于1 mm的技术指标,适合工业批量化生产应用。     

航母飞机着舰引导与姿态监视技术新进展

激光中线定位器是极为精确的远距离可视着舰系统，特别在夜间和临界天气时，能帮助飞机安全着舰。扫描激光飞机监视系统能够提供进场飞机的类型，高度方位和姿态等重要信息。     

基于三维激光成像技术的扣件缺损自动检测

随着我国轨道交通的快速发展,其维护工作日益繁重,传统检测手段及技术难以满足现有的需求,轨道检测的快速化及智能化迫在眉睫。为了弥补这些检测方法的不足,本文基于非接触式激光三角测距原理,自主研发了一套高速线激光测量系统。首先是通过改进的灰度权重模型法提取激光中心线,可以得到更加精确的轨道扣件高度信息;其次使用Phone光照模型对点云数据渲染,可以直观显示采集对象的高低起伏情况;最后利用K均值聚类法进行扣件病害类别识别。检测结果为：扣件缺失与扣件异物检测成功率分别为98%、100%。尤其使用改进的灰度权重模型法,精确的提取激光中心线,得到高精度的三维纹理信息,具有很高的推广应用价值。     

一种大范围高精度的光电测量装置研究

为解决大尺寸测量的环境性和高精度性的矛盾问题,介绍了一种可用于工业现场大尺寸零件精密测量的装置.该装置以双纵模热稳频He-Ne激光器为光源,其拍频频率约为729MHz,拍频波长约412 mm;以拍频波长为测量基准,拍频波节点(过零点)为对准标志,用粗估的方法获取整数倍拍频半波长的长度,用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪(分辨率为0.08μm)测量最邻近节点到被测点的尾数长度.测试表明,此装置具有很好的环境适应性和同类仪器中最高的频差稳定度.整个测量系统可在0～20 m范围内工作.测量不确定度优于士30μm/10 m.

Abstract：

To balance between environment and precision of large-scale metrology, a large-size measuring equipment that can be applied for industrial locales is introduced. The frequency-stabilized He-Ne laser with thermoregulation is used as the light source, which has the beat frequency about 790MHz and beat wavelength λ=412 μm. This length of integral multiple half beat wavelength is obtained by rough estimation. This mantissa length between the node and the close measuring point is measured with double frequency interferometer, which is combined in the same optical system. The test indicates that the device has a high environment adaptability and highest frequency difference stability among the same kind of great-size devices. The measuring accuracy is better than 30 μm/10 m and the measuring range is 0～20 m.     

提高准分子激光打孔质量的方法研究

为了提高准分子激光打孔质量,分析了影响现行加工系统打孔质量的因素,在此基础上提出利用钻孔法改进打孔效果的解决方案。根据此方案设计了加工光路,进行了微孔加工实验。实验结果表明,采用248nm准分子激光加工有机材料聚甲基丙烯酸甲酯,微孔形状规则,孔径锥度可减小至0.055。该加工系统和方法提高了微孔加工的速度和质量,在微加工领域具有很好的实际应用价值。     

基于机器视觉的嵌入式铝合金激光除漆检测系统

针对自动化激光除漆领域铝合金表面除漆质量无法快速检测这一问题,设计了基于机器视觉的嵌入式铝合金激光除漆检测系统,嵌入式系统采用工业相机实时采集工作画面;基于Wi-Fi(wireless fidelity)无线模块,通过RTP(real-time transport protocol)和UDP(user datagram protocol)协议实现了工作画面的实时传输,通过TCP(transmission control protocol)协议实现了指令与检测数据的可靠传输;利用机器视觉算法实现了除漆不合格区域的准确检测,实际测试表明,嵌入式激光除漆检测系统能够稳定地传输工作画面、指令与检测数据,可快速、高效地识别除漆不合格区域,检测准确率94%以上。     

绿激光治疗前列腺增生中光纤安全检测的研究

针对绿激光治疗前列腺增生(PVP)手术过程中可能出现的传输光纤折断导致绿激光非受控输出造成伤害的问题.利用光电检测结合的方案研究了光纤安全检测控制系统.实验证明它能及时检测到光纤是否折断的信息,从而控制治疗设备激光输出,确保了手术环境安全可靠.该安全保护系统首次在国内外例类设备中被采用,很有推广意义.     

基于火箭橇的激光导引头抗干扰试验方法研究

为了验证激光末制导导引头在飞行过程中的抗干扰能力,文中分析了激光导引头的抗干扰和干扰技术,提出了将导引头搭载在火箭橇上模拟导弹高速接近目标的运动,构建了激光干扰靶场试验系统,各参试设备均取得了测试数据,并对试验数据进行了有效分析。实践证明该试验系统安全、可靠,能够考核导引头在高速接近目标过程中的抗干扰能力。