大面阵数字航测相机的精密几何标定

通过将大面阵数字航测相机固定在二维内方位仪的高低轴内部,转动测量机架,使平行光管的点像目标依次成像在被测相机的CCD靶面上,结合相应的计算公式和测控软件,得出了大面阵数字航测相机的内方位元素及畸变值,解决了大面阵数字航测相机视场大、不易标定的问题.实践证明该方法是可行的。     

宽覆盖面阵CCD测绘相机标定方法

本文首先对宽覆盖面阵测绘相机的组成和工作原理进行介绍.针对这种相机的特殊性,提出了对相机内方位元素的标定方法.通过对所研制相机参数的测量,利用偏最小二乘回归理论方法标定出了相机的内方位元素.并通过对标定结果的分析,验证了标定方法的正确性以及精度的可靠性.     

数字近景摄影测量中相机内参数校准

以数字近景摄影测量中相机内参数为研究对象,分析了相机成像模型和镜头畸变模型,使用基于平面标定物的方法对内参数进行了校准。根据数字近景摄影系统的特点和用途,设计和制作了具有多种特征的标定板,给出了相机内参数校准的步骤。对角点检测函数做了算法上的分析,编写了适合标定板的角点检测函数。用该方法对数字近景摄影相机的内参数进行了校准试验,角点检测的平均误差＜0.02 pixel。     

直线拟合的高准确度投影结构光系统标定算法研究

针对现有投影仪-相机结构光测量系统标定算法准确度不高的问题,提出一种基于直线拟合的高准确度标定算法。该算法首先找到系统灰度响应线性度较好的灰度区间,在该区间内采用三频四步相移算法对相机获取的投影光栅图像进行相位恢复。然后计算出棋盘格角点在相机坐标系中的坐标,并找到这些角点在投影仪图像中的对应像素点,通过直线拟合的方法进行优化,提高匹配点的搜索准确度。最后采用双目视觉的标定方法实现投影结构光系统的标定。系统标定实验的结果验证所提出的基于直线拟合的标定算法具有较高的标定准确度,有助于后续高准确度的三维重建与测量。     

非接触交会测量法在空间位置测量中应用

提出一种基于交会原理测量目标空间位置的新方法。面阵CCD摄像机安装在装填车上的机械手腕部。机械手方位回转时,利用CCD摄像机对发射车上的空间目标进行测量。根据测量元素方位角和高低角,采用交会方法确定空间目标的位置,从而得到两辆载车之间的坐标关系;依据计算结果引导装弹机械手将导弹快速装填至发射车。测量机构与装弹机构均为机械手,从而消除基准转换误差。通过误差分析及计算机仿真,证明可实现的测量精度为:长度≤±0.84mm,角度≤±2′6″,满足设计精度要求。     

面激光测量传感器快速标定方法

本文提出了一种基于平面靶标的结构光系统参数快速标定方法。该方法基于摄影测量技术,使用编码点制作的平面靶标,由相机获取靶标平面光条图像,根据编码点的图像坐标以及靶标坐标,经过仿射变换和后方交会等处理,可以快速方便的得到光平面标定点的相机坐标,将标定点进行拟合即可完成标定。实验表明,该方法的光平面拟合中误差优于0.07 mm,系统测量精度的平均相对误差优于0.33%,具有较高的标定精度。同时该方法可以实现点、线、面等模式的结构光参数标定,通用性较强,标定效率较高,方法灵活,适合现场标定。     

大视场偏振CCD相机的偏振特性实验标定

大视场偏振CCD相机内部的多个光学表面会改变入射光的偏振状态,并且改变的程度与入射光的偏振态、视场角和方位角等有关,影响了仪器偏振测量精度,从而制约了偏振成像遥感数据的定量化应用水平。为解决这一问题,从考虑偏振效应的大视场偏振相机响应输出模型出发,研究模型参数的标定方法,通过设计试验获取了模型参数标定数据。将经过标定的大视场偏振CCD相机测试值和可调偏振度光源预设偏振度值进行对比,结果显示偏振相机在0°、15°、25°视场角下的偏振度测量平均误差不大于1.18%,远小于光学镜头自身的起偏度。消除偏振遥感仪器自身的偏振敏感性影响,为将来我国自主星载偏振遥感图像的定量化应用奠定基础。     

一种非接触单相机角度测量方法

建立了一种基于单相机的非接触转角测量系统,在分析了测量目的的基础上构建了该系统,由一台工业CCD相机、一个定焦镜头、一块目标板和测量软件组成,给出了角度测量的原理。根据相机的平面标定理论,利用棋盘板校准了相机的内参数;利用棋盘板上的角点位置与图像上相对应点的像素坐标,计算得到棋盘板坐标系与相机坐标系间的平移和旋转关系,进而计算出被测零件相对于相机光轴的旋转角度。利用立式多齿分度台作为标准器对系统的测角误差进行了测量,测量结果表明角度测量误差不超过±0．01°。     

三线阵立体测绘相机高精度调焦技术及实现

三线阵CCD立体测绘相机既要保证清晰成像,还要保证内方位元素测定精度要求.简要分析了立体测绘对调焦系统精度的要求,给出了导轨副调焦方案和凸轮驱动调焦方案,并设计了凸轮调焦机构以及控制单元.该系统结构紧凑,稳定可靠,通过实验表明,该调焦系统到位重复性精度小于±11μm,调焦运动引起的线阵CCD旋转误差小于5",直线性误差小于8",并且满足空间环境条件下立体测绘的使用要求.     

TDI CCD相机实验室辐射定标的研究

TDI CCD相机辐射定标的目的是建立输入辐亮度和探测器数字化输出之间的关系,为相机提供调光参数.本文推导了辐射定标的原理,并针对特定的TDI CCD相机在应用光学国家重点实验室里使用积分球对其进行了基于光谱辐照度灯的辐射定标,标定了TID CCD相机响应的线性度、TDI CCD相机响应分别与增益和级数的关系,根据实验结果我们得到了在不同的辐亮度值下的增益和级数参考值,从而确定了TDI CCD相机的调光参数,并给出了标定的误差和各项误差源的影响.     

计量型激光椭偏仪初始入射角校准方法的研究

为保证计量型激光椭偏仪测量结果的准确性,研究了一种初始入射角校准方法,通过线性位移台带动CCD相机进行一维运动,其运动轴作为空间线性辅助参考量,实现了椭偏仪的入射激光光轴与自准直仪光轴的90°校准。结果表明:采用该方法校准计量型激光椭偏仪的初始入射角,光轴俯仰角偏差＜0.05°,偏摆角偏差＜0.09°;校准后,对标称值为102.10nm的Si上SiO₂膜厚标准片进行测量,示值误差＜0.4nm,提升了计量型激光椭偏仪测量校准服务的准确性。     

新型火炮缠角测量系统设计

提出了一种基于投影法的新型火炮缠角测量系统。该系统主要由照明光源、反射锥镜、CCD相机和驱动机构组成。首先，用光源把身管内壁照亮，然后经过锥镜反射后内壁在CCD相机中成像，最后对该数字图像进行分析，计算得到缠角。本文阐述了测量火炮缠角的计算方法、系统硬件配置及软件设计，最后对该方法的技术特点进行了总结。     

CCD相机的亮度色度校准装置研制

CCD相机的亮度和色度测试仪器凭借其一系列的测量优势已广泛应用于平板显示器的测量领域。本文在综合国内外相关计量标准技术优势的基础上,根据平板显示行业所特有的溯源需求进行校准装置的研制,基于积分球匀光和光谱测色原理,研制出CCD相机的亮度色度校准装置,并对校准装置的计量性能和特性进行研究以及对装置的测量结果进行验证。结果表明,该校准装置满足作为计量标准的技术要求,可用于CCD相机亮度和色度参数的校准。     

Three-dimensional shape measurement and calibration for fringe projection by considering unequal height of the projector and the camera

In fringe projection, the CCD camera and the projector are often placed at equal height. In this paper, we will study the calibration of an unequal arrangement of the CCD camera and the projector. The principle of fringe projection with two-dimensional digital image correlation to acquire the profile of object surface is described in detail. By formula derivation and experiment, the linear relationship between the out-of-plane calibration coefficient and the y coordinate is clearly found. To acquire the three-dimensional (3D) information of an object correctly, this paper presents an effective calibration method with linear least-squares fitting, which is very simple in principle and calibration. Experiments are implemented to validate the availability and reliability of the calibration method.     

基于环形光切图像法的管内壁激光测量系统

研制了基于环形光切图像法的管内壁测量系统。测量系统主要由半导体激光器、环形光发生器以及CCD摄像机组成。来自光环发生器的环形光带投射于被测管内壁上并成像于CCD摄像机。根据光散射和反射的理论,测量系统参数被选择以优化系统。实验结果显示原理正确、技术可行。     

一种浮空器气囊体积测量装置的现场校准方法探讨

介绍一种浮空器气囊体积测量装置的现场校准方法,通过设定现场校准区域,构建地面控制点的局部三维坐标;在被测对象侧边的6个地面控制点设立测站,用激光全站仪和棱镜组件按照极坐标法观察得到被测对象侧边精密标定杆上所有准校点的局部三维坐标,建立校准参考坐标系,构建完整的现场校准场。测量装置对在校准参考坐标系中的精密标定杆上校准点进行拍摄获得图片,解算得到测量装置的每个相机的外方位元素,得到其位置和姿态,完成校准工作。本文提出的现场校准方法解决了测量装置在任意场景下浮空器囊体体积测量的应用问题和测量装置使用中需要搬动情况下的校准问题。     

Fringe probing of gas-liquid interfacial film in a microcapillary tube

An optical diagnostic technique has been developed to measure the gas-liquid interfacial film thickness in microcapillary two-phase flows. The spatial frequencies from the multiscattering measured with a CCD camera are used to determine the slug diameter and film thickness. It is found that, with an optimized optical orientation angle, the spatial frequency method shows great accuracy in the measurements. To demonstrate the capability of the newly developed method, a validation experiment was conducted in water-air and water-honey mixture-air two-phase flows. We measured the spatial frequency variations when the microbubble and slug were pulsating by utilizing a highly accurate signal processing technique and a five-point interpolation method. This newly developed optical method is easy to implement, and it will be a useful technique for two-phase flow measurements.