一种新的区域增长相位去包裹算法

相位去包裹是分析光学干涉系统相位图的一个关键环节,受各种噪声或欠采样的影响,传统的去包裹算法不能很好地恢复真实相位,误差会沿去包裹方向扩散,在真实相位图上形成"拉线"现象.提出了一种新的在品质图导引下基于路径预测的区域增长去包裹算法,该算法具有较强的抗噪声性能,即使存在少量欠采样点时仍能较好地去包裹.将其应用于三维面形测量中,可以有效地解决由于噪声、欠采样、低信噪比和低调制度等原因造成的相位畸变对正常去包裹的影响.文中给出了具体算法,并对人体石膏像模型进行了去包裹,结果验证了该方法的有效性和可行性.     

全数字相位噪声合成仪器测量系统

本文借鉴合成仪器的思想,通过对相位和功率谱的最优估计实现对相位噪声的测量,研究并实现了全数字相位噪声合成仪器测量系统.论文分析了相位噪声测量系统的3个主要指标:测试频率、分辨率和精度,并着重分析了带通采样率、量化位数等对精度的影响.采用仿真方法分析了量化位数对相位估计精度的影响;将带通采样应用于开发的原理样机,并对样机的本底噪声和精度进行了对比测试,测试结果表明测量精度达到了-140 dBC/Hz@1Hz,-180 dBC/Hz@>10Hz.     

基于深度学习的结构光包裹相位展开算法北大核心CSCD

针对传统编码结构光多频时间相位展开算法在实际三维测量中,由于不可忽略的噪声和其他误差源所导致的条纹阶次错误,严重影响三维测量精度的现象,提出一种基于深度学习的多频绝对相位展开算法。通过复杂曲面模型三维重建实验验证了该算法的可行性,实验结果表明在不同程度高斯噪声影响下,该算法三维重建结果相较于传统多频外差算法测量精度更高。     

基于multiple sampling变频信号自适应相位测量的研究

本文阐述一种基于multiple sampling的相位自适应测量系统。首先介绍了multiple sampling算法的理论根据,并且进行了噪声干扰下的算法仿真实验和误差分析,然后在此基础上针对变频信号提出了自适应测量相位方案。该方案经样机验证具有很高的测量精度。     

光电稳定跟踪装置中微机电陀螺应用研究

以微机电陀螺在高精度光电稳定跟踪装置中的应用为背景,研究了陀螺输出噪声对光电稳定跟踪平台精度的影响.结果表明,陀螺噪声会引起平台基准轴的抖动和缓慢漂移.根据微机电陀螺的实测数据,分析了其噪声特性.基于AR模型建立了微机电陀螺的噪声统计模型.研究了基于Kalman滤波的陀螺去噪算法,给出了去噪结果,分析了该算法不能够取得较好滤波效果的原因.针对Kalman滤波在微机电陀螺信号低频去噪方面的局限性,将基于阈值决策的小波去噪方法应用于微机电陀螺的信号处理中,给出了滤波结果.实测结果表明由于后者不依赖于噪声的精确模型,可根据噪声在不同频段的统计特性采用阈值决策滤波,具有更好的抑噪效果.最后给出了两种滤波算法的比较.     

基于奇异值分解的压缩感知噪声信号重构算法

压缩感知是通过对信号信息采样的信号处理新方法,它对可压缩信号可以大大降低采样数据.为提高噪声信号在压缩感知中的重构精度,本文提出了一种基于对观测矩阵奇异值分解的噪声信号重构算法,该算法对随机观测矩阵进行奇异值分解,通过均值算法修改对角矩阵的特征值,产生新的观测矩阵用于线性测量,理论证明了新观测矩阵比原观测矩阵具有更高的重构精度.仿真结果表明,算法重构精度在一维信号提高了3％～5％,二维信号的PSNR值提高1～2 dB.     

基于CORDIC算法的多频激光测距系统性能分析

本文设计了基于CORDIC角度结算方法的多频激光测距系统,测距系统中测量信号最大频率为100MHZ,在采样频率500MHZ,计算字长1 6位,回波信噪比14dB时,测量范围为300米,相位测量误差为0.0264°,距离测量精度达到0.11mm.对CORDlC算法的分析表明,当迭代次数大于十,数据位长大于十六时,CORDIC算法的截断误差对测距精度影响可以忽略不计.该方法有效地提高了测距精度并大大降低了系统的运算量.     

结合特征定位噪声表征的单应矩阵精确鲁棒估计

针对基于特征匹配的单应矩阵估计方法的特征定位噪声的各向异性非同分布对其精度和鲁棒性的影响,提出了一种结合特征定位噪声表征的单应矩阵估计方法。该方法采用协方差矩阵来表征特征点定位噪声;基于协方差矩阵加权采样一致性(CWSAC)的内点检验方法来提高单应矩阵估计的鲁棒性。最后,提出一种单应矩阵高精度估计算法——协方差加权Levenberg-Marquardt(CW L-M)法。该方法结合协方差矩阵重新定义优化目标函数,提高了单应矩阵的估计精度。基于仿真数据和真实图像的实验表明,在相同定位噪声和内点比例条件下,本文算法的估计精度显著优于RANSAC(RANdom SAmple Consensus)、LMedS(Least Median of Squares),PROSAC(PROgressive SAmple Consensus)、M-SAC(M-estimator SAmple Consensus)和MLESAC(Maximum Likelihood SAmple Consensus)等传统算法,投影均方误差比次优方法降低了3%~21%。另外,本文方法对定位噪声和内点比例变化均具有较好的鲁棒性。     

磁感应断层成像中的一种高精度同步相位测量方法

磁感应断层成像(magnetic induction tomography, MIT)是一种新兴的非接触医学成像方法, 在脑部病变连续动态检测方面具有良好的应用前景.测量过程中的相位漂移是影响MIT系统检测精度的主要因素.为了提高检测精度, 实现了一种实用的MIT相位测量方法, 可以快速进行相位测量而且可以长时间保持稳定, 具有很低的相位漂移水平.该方法实现了激励信号、检测信号、参考信号、本振信号以及采样时钟之间的完全同步, 并引入了正交序列解调算法, 提高了解调的速度.实验结果表明: 单次相位测量时间小于1 ms,1 min内的最大相位漂移小于0.005°, 1 h内的最大相位漂移小于0.008°.基于该相位测量方法建立了一个16通道MIT系统, 并获得了初步的低电导率(0.84 S/m和1.26 S/m)物理模型成像结果.     

基于E-SPCM的直线电机动子位置高精度测量方法研究

针对直线电机动子位置测量,引入一种基于扩展采样相位相关法(E-SPCM)的亚像素位移图像检测方法,以提高测量精度和抗干扰性。首先建立了直线电机位置检测系统,通过高速相机实时采集条纹图像序列;其次对条纹图像进行边缘特征提取,利用相位相关得到相邻条纹图像的互功率谱,即动子位置的整像素位移;进而对整像素邻域的互功率谱进行上采样相位相关计算,实现高精度的亚像素位移测量,进一步由系统标定得到实际位移值。对比传统相位相关算法,所采用的方法能够提高测量精度且有很好的噪声抑制性能,最后搭建了实验检测平台,验证了算法的有效性。     

基于多峰拟合的直线电机动子位置精密测量方法

为满足直线电机动子位置的高精度测量要求,提出一种基于多峰拟合相位相关算法的直线电机动子位置精密测量方法。通过直线电机动子上的高速相机采集相邻栅栏图像;采用相位相关算法得到相邻栅栏图像的相位相关函数;根据相位相关频谱的峰值分布特性,采用多峰拟合获得相邻栅栏图像的亚像素位移值;根据测量系统标定系数,进而获得直线电机动子位置的精确位置。实验结果表明,该亚像素测量方法用于直线电机动子位置检测能达到精密定位,测量精度为1/100 pixel,且具有较强的鲁棒性和较高的实时性。     

一种新的信号特征量检测方法及其在自动平衡中的应用研究

快速准确获得振动信号的相位、幅值二特征量具有重要工程意义。本文提出了一种无需整周期采样、无需锁相环和复杂电路硬件的相位检测算法。该算法基于互功率谱估计,具有算法复杂度低、精确度高、适用频率范围广等优点。在该算法基础上又提出了一种相位补偿滤波算法,使信号经滤波后相位保持不变。该方法的运算量低,适于在线实时滤波;相位补偿准确度高,误差在1°以内。综合上述两算法构成的信号特征量检测方法,可以准确、快速地提取振动信号的相位及幅值。最后本文将上述方法应用于旋转机械自动平衡,结果表明两算法可以在线、准确地实现,并且能够达到较好的平衡效果。     

相关系数平稳序列自适应算法

相关系数平稳序列的均值和方差都随时间变化，是一类工程中常见的随机序列，传统的平稳序列只是它的一个特例。文中在已建立的相关系数平稳序列分析方法的基础上．进一步提出相关系数平稳序列自适应算法。该方法属于一种快速算法，它通过将非线性方程组转化为线性方程组进行求解．实现了对相关系数平稳序列数据的实时处理，对其模型参数的实时修正，并且具有相当高的精度。     

相关系数平稳序列数据融合方法

相关系数平稳序列是从非平稳序列中分离出来的一类工程实际中常见且便于研究的随机序列，传统的平稳序列只是它的一个特例。文中建立了多传感器对同一相关系数平稳序列进行测量时的数据融合方法，其中包括相关系数平稳序列的集中式融合和分布式融合两种方法。大量模拟实验表明，通过多传感器的数据融合，相关系数平稳序列的滤波精度比任何单一传感器的滤波精度都有较大提高。     

一种新型的基于相关特性的信号重构算法

提出了一种能有效补偿噪声影响的信号重构算法。在噪声背景下，要想准确地恢复那些发生了非线性畸变的信号，通常是很困难的。在许多信号重构的算法中，大多都忽略了噪声的影响。这样就丢失了许多有用信息，尤其在要求实时处理的情况下会使信号误差变大。鉴于此，文中将噪声的影响考虑进来，利用接收到的信号与处理过的输出信号的相关特性建立目标函数，通过调节相关系数使目标函数达到最小值并且一定程度上抑制了噪声，从而使原始信号得到相对准确的恢复。同时，文中的算法易于实现信号的实时处理。通过计算机仿真验证了文中该算法的有效性和可行性。提出的算法对精密仪器检测、通信系统、语音信号处理等领域具有一定的参考价值。     

振动轮式微机械陀螺动态特性光学测试方法研究

振动轮式微机械陀螺尺寸小、振动频率高,为了精确评价其动态特性,建立了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的光学测试系统。配有光学显微镜的高速摄像设备(32000fps)记录并保存被测物瞬时序列图像,根据被测物的角振动特性设计相应的图像相关计算方法以获得振子各时刻的运动位移,并通过位移时间曲线分析振子的固有频率、阻尼系数及品质因子等动态特性参数。实验结果显示,图像相关精度达0.01像素,频率测量误差小于0.01%。高精度地测量了振动轮式微机械陀螺的动态特性,为微结构动态特性的研究提供了一个有效方法。     

基于SVD的直线电机动子位置的高精度测量方法

针对直线电机动子位置测量的高精度和实时性要求,提出了一种基于奇异值分解(SVD)相位相关算法的高精度图像测量方法。通过直线电机动子上的高速相机采集相邻栅栏图像,采用单行抽样栅栏条纹数据,再利用相位相关技术得到相邻栅栏图像的相位相关矩阵,进而利用SVD得到水平位移相位矢量。通过相位解缠算法和最小二乘法线性拟合得到二幅栅栏图像的亚像素位移量,将相邻栅栏条纹的像素位移值和动子实际位移进行标定,结果用于直线电机动子位置测量系统标定。并且进行傅里叶变换前采用Hanning窗抑制频谱泄露,提高匹配精度。实验结果表明,该直线电机动子位置的亚像素测量方法可以满足实时性和高精度测量要求。     

圆轨迹运动误差检测与信号处理

本文对精密仪器和机械中常见的运动形式——圆轨迹运动的误差建模、检测和识别进行了系统深入的研究。所提出的基于统计Ｂａｙｅｓ分类器的时域相关特征识别技术和基于距离测量分类器的频域谱线特征识别技术对实际圆轨迹运动误差的识别取得了满意的效果。该结果为精密仪器和机械圆轨迹运动精度的调试和误差控制提供了新的重要手段。     

基于化学发光磁酶免疫的HCG检测系统研究

介绍了一种基于化学发光磁酶免疫分析技术测定人绒毛膜促性腺激素(HCG)的检测系统。该检测系统通过良好的屏蔽和抗干扰设计,以高速高频的FPGA器件完成光子计数,实现对HCG的定量检测。对HCG抗原溶液的检测结果表明,检测系统在HCG抗原浓度为0.06～600ng/mL范围内线性关系良好,相关系数R=0.951。对检测系统进行重复性测试,变异系数为0.61%,重复性较好。该系统具有小型便携、灵敏度高、重复性好等特点,在疾病标志物现场检测领域具有较为广阔的应用前景。