机载干涉雷达数据的直接地学编码处理

机载InSAR系统可以获取地面的高度信息，同时还能获取地面的SAR图像，因此机载InSAR可以获取地面的三维遥感信息。应用InSAR的图像和高度信息，结合飞机平台的三维位置和速度信息，依据SAR斜距一多普勒构像方程进行图像和DEM的地理编码处理，能够将SAR图像和DEM直接校正到大地坐标系统中，从而给出地面的三维遥感信息。通过对机载InSAR实际飞行数据像的处理，证明了该方法的可行性。     

条纹投影动态三维表面成像技术综述

对条纹投影动态三维表面成像技术进行了总结,分析了典型方案的特点。首先介绍了该技术的基本原理,包括系统基本结构、三维表面成像原理及相移法和傅立叶变换法这两种典型的相位提取方法。接着介绍了动态成像方案,包括高速投影方案和采用速度相对低的相机进行动态三维表面成像的方案。然后介绍了动态三维成像中绝对相位获取方法,主要是模拟和数字编码法及区域统计特性编码法。最后介绍了高精度动态相位测量方案。     

基于SFS方法的快速人脸三维重构系统

为了实现快速重构人脸三维形状的需求,设计了一种基于SFS方法的人脸重构系统。首先由摄像机获取点光源作用下的人脸表面图像,其次假定人脸表面的反射特性遵循Lambert定律,建立透视投影下的人脸图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含人脸表面深度信息的静态Hamilton-Jacobi偏微分方程,最后由系统软件求得该方程的解,进而重构出人脸表面的三维形状。实验结果表明,该系统可以快速获得较高的重构精度,在1.5 s内可以达到0.17%的高度平均相对误差。     

Fast 3D Face Reconstruction System Based on SFS Method

为了实现快速重构人脸三维形状的需求,设计了一种基于SFS方法的人脸重构系统.首先由摄像机获取点光源作用下的人脸表面图像,其次假定人脸表面的反射特性遵循Lambert定律,建立透视投影下的人脸图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含人脸表面深度信息的静态Hamilton - Jacobi偏微分方程,最后由系统软件求得该方程的解,进而重构出入脸表面的三维形状.实验结果表明,该系统可以快速获得较高的重构精度,在1.5s内可以达到0.17％的高度平均相对误差.     

实时三维信息获取系统

介绍了信息获取系统结构和图像处理算法,系统的主从结构方式,从机以ＳＤＰ和阵列处理为基础,能实现并行实时处理。在８０ｍｓ内完成一次对图像分割、激光线提取、正侧轮廓提取、获取彩色信息等处理。本系统把扫描速度升到一个新的数量级,采样速率达１８００点／ｓ,实时处理和显示立体三维图形,大大提高性价比,减少存储器容量,降低配置要求,充分利用了硬、软件资源,与国外同类产品相比,在彩色获取处理、特殊反射区处理等方面有其特色,本系统特别适用机械远程加工、快速成型、虚拟现实和三维传真等。系统的研制的三维信息获取技术的产品化、实用化奠定了基础。     

基于大数据可视化激光测距城市空间三维图像重构

针对当前三维图像重构效率差,重构结果遍历覆盖度低等问题,提出基于大数据可视化激光测距城市空间三维图像重构方法。利用激光测距仪采集大量城市空间三维点云元数据,对元数据实施序列化处理获取城市空间相关大数据。基于获取的数据进行可视化分析,点云数据中包含激光采样点数值范围,可构建城市空间数字表面模型;利用该模型获取城市地面高度均值,通过曲面拟合获取城市空间数字地面模型;根据上述两个模型划分城市空间地面建筑物,获取城市空间内建筑物三维信息。通过三角形网格法将三维点信息转换为三维面信息,实现城市空间三维图像重构。测试结果显示,所提方法三维图像重构加速比达到5.53,输出图像遍历覆盖最高可达98.83%,说明该方法可实现最初研究目的。     

基于DH-PSF与DG结合三维荧光动态成像重构方法研究及处理结果

针对超分辨成像方法景深不够的局限性,发展了具有超大景深的三维超分辨成像系统,通过点扩展函数的改造,形成携带有三维信息的双螺旋点形式,同时结合变形光栅能够在12μm轴向范围内实现荧光分子的实时位置信息获取,为了精确地获得荧光分子的定位,利用模式识别方法实现图像重构,通过系统标定获取匹配图像,利用相关性计算以及拟合算法获取分子的三维位置信息。实验验证,该方法可以高效实现图像信息获取,为DH-PSF与DG结合方法实现三维成像奠定了基础。     

基于近景立体像对的目标纹理提取与自动粘贴技术

三维技术中附着纹理是使三维模型具有真实视觉效果的重要技术之一，文章在立体量测获取三维点信息的基础上,提出一种纹理影象获取方法。该方法利用立体像对中匹配好的一组像点，在量测三维点位置信息的过程中，同步快速提取相应平面矩形的纹理影象，并且在一定的三维建模环境中自动粘贴至模型表面。该方法已应用于实际三维建模工作中。     

基于激光扫描技术的三维模型重建

通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据,得到了利用点云数据构建三维模型的技术、方法和流程。介绍了利用地面三维激光扫描仪获取点云数据的过程以及结合RiSCAN PRO软件和Geomagic Studio软件进行建模的方法。对原始测量的点云数据进行处理(去除噪声,平滑,对多站点数据做拼接配准,提取目标建筑物等)得到正确和完整的目标建筑物的表面信息,然后构建三角网建立它的三维表面模型,最后通过所拍的照片进行纹理映射得到真实的三维模型。实验结果表明,利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的点云数据,实现对建筑物快速三维可视化建模。     

基于集成成像的生物微小组织三维信息获取方法

提出一种将集成成像和光学显微镜结合实 现生物微小组织三维信息获取的新方法。以显 微镜为基础,结合集成成像特性,应用光学成像理论设计了与光路匹配的微透镜阵列,研制 了微弱光下的 三维信息获取系统。与已有方法相比,本文方法采用新的成像光路和三维信息获取器件,因 而放大倍数更高, 可记录更多的生物微小组织三维信息。针对生物微小组织,利用集成显微成像装置获得了 单元像阵列图像实验数据,分析了样本的三维结构和信息,验证了本文系统在微型组织三维 信息获取方面的有效性。     

一种直线轨迹跟踪的视觉传感器

提出了一种实现直线轨迹跟踪的视觉传感器方案，详细讨论了传感器的基本结构和工作原理，并对其中涉及的数字图像处理技术进行了深入研究。该传感器由激光扫描单元和图像采集处理单元2部分组成，其中，激光扫描单元采用三角法测量原理，利用一维视觉传感扫描的方法实现直线运动物体的轨迹跟踪；图像采集处理单元则利用FPGA和DSP对CCD的输出数据进行高速的数字化处理，并引导后端的执行机构进行相应动作。实验表明，本传感器能以60line／s的速度对被测物进行扫描，并在主机界面上清晰地显示被测物的直线距离信息，测量分辨率可达14μm。     

激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。     

Al2O3陶瓷的激光三维雕刻实验研究

基于激光三维雕刻对单层雕刻深度的工艺需求,采用不同雕刻工艺参数对Al2O3陶瓷进行雕刻实验。详细分析了工艺参数对单层雕刻深度、雕刻质量的影响以及激光雕刻陶瓷的机理,并建立起激光雕刻深度的数学模型。当激光输出功率为12.2A、重复频率为2kHz、激光扫描速度为25mm/s时,陶瓷试样的单层雕刻深度最接近0.1mm,同时获得较高的雕刻质量。利用实验中获得的参数数据进行了三维实体的雕刻并给出了应用实例。结果表明,分层成形原理可以应用于激光雕刻领域,三维雕刻系统能够在陶瓷表面直接加工真正的三维图形。     

单镜头激光三角法薄板厚度测量研究

为了精确测量薄板类材料的厚度,分析了双光路激光三角法测厚原理,建立了一种单镜头激光三角法厚度测量系统.该系统以半导体激光器为光源,配以单镜头成像系统、图像采集与数据处理系统.描述了系统的检测原理、检测方法和实验装置,讨论了激光器光束轴心线与成像透镜光轴夹角与系统分辨率的关系,并基于最小二乘法拟合得出了光斑距离与被测物厚度的函数关系式,最后通过标定实验对系统精度进行了实验论证.结果表明,该系统消除了双光路激光三角法上下测量系统难以同步的问题,分辨率高,精度控制在10m,良好地满足了工业测量的需求.     

高速激光光斑检测系统的设计与实现

为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。     

融合LIDAR 的激光同步扫描三角测量系统的设计

为了实现对远近距离的物体进行三维测量,扩大系统的测量范围,建立了融合LIDAR的激光同步扫描三角测量系统。对该系统的原理、系统设计及器件选型进行研究。首先,根据同步扫描机制,在普通三角测量的基础上融合LIDAR技术,并推导出三维点的计算公式。接着,根据系统设计要求,介绍了激光器、接收透镜、反射镜、二向色镜、扫描伺服电机、LIDAR接收器以及相机的选型等。然后,根据选型的结果,设计机械结构。最后,通过Zemax对搭建的光学系统进行光路仿真,验证原理的可行性;并在现实环境中,对APD的回光量进行测试以及对实际物体进行扫描并获得三维点云。实验结果表明,该系统的设计是可行的。     

六点法激光定位抓取的误差分析

针对传统方法进行定位抓取准确性差、分辨率低、操作不便捷等问题,提出使用六点法结合激光三角法的定位抓取技术。相关参数的选择是影响激光三角法的测量精度,以及被测物体上激光点坐标获取时的误差的主要因素。通过分析六点法和激光三角法的基本原理,基于布尔沙模型,推导得到测量误差与相关参数之间的关系。利用MATLAB仿真分析参数与激光三角法测量过程中传感器灵敏度和测量误差的关系,以及对被测物体上激光点具体坐标获取过程的影响,最终得出误差随相关参数变化的规律,对避免测量粗大误差具有一定的实际意义。     

零件表面粗糙度的激光在线测量

文中主要介绍了一种零件表面粗糙度的激光在线测量方法,该测量方法具有测量速度快、仪器结构简单、不会划伤被测件且能够显示被测件表面的具体形貌等优点.在测量中,我们引入激光三角测量系统,用无衍射激光光束作光源,用高精度的CCD摄像机作位移传感器,通过计算机数据处理得到表面粗糙度值,使表面粗糙度在线检测成为可能.     

多层单道电弧增材表面3-D重构方法研究

为了研究多层单道电弧增材表面3-D成形特征，采用激光视觉传感系统采集电弧增材制造表面条纹图像。提出基于边界约束条件的感兴趣区域(ROI)提取法对焊缝特征曲线进行定位，获取ROI的激光条纹像素坐标。进行了理论分析和实验验证，得到电弧增材表面的3-D离散点数据，采用Delaunay三角剖分对离散点拟合形成3-D实体表面。结果表明，锯齿靶标的线性标定方法，3-D重构精度在0.2mm以内; 基于边界约束条件的ROI提取方法能准确定位电弧增材上表面和侧表面的条纹特征曲线。这一结果对电弧增材表面的3-D成形检测是有帮助的。     

机械手细胞微注射的深度提取及图像数据处理

在细胞注射时,显微镜上CCD获取的只是注射针的二维信息,但光轴方向的深度信息丢失,这会导致细胞注射的失败,必须用其他方法获得。利用激光三角测量法对注射针以及细胞载玻片的深度信息进行测量,通过纳米平台的移动来标定激光入射角参数,对获取的数据进行图形化处理,确定线激光条纹图像间的偏移距离,从而获得标准物体高度与激光条纹图像偏移量的像素比值,该比值可以用来计算实际物体的高度。另外,利用三自由度机械手,对测量的探针离细胞载玻片的距离进行验证,获得激光三角测量法的误差值。实验结果表明,在细胞注射中,利用激光三角测量法获得注射针的深度信息是可行的。