天问一号高分相机火表复杂照度下自动调光成像电路设计

航天相机的成像质量是获取遥感数据的关键,航天相机设计中调光是影响相机的成像质量的重要参数,自动调光是预先获取目标场景的信息,根据信息确定调光参数,避免过度曝光或曝光不足带来的图像信息损失.我国首次火星探测任务天问一号高分相机,针对火表复杂照度,为获取高质量图像数据,提出了基于TDI CCD推扫成像与CMOS凝视成像自动...     

基于双平面DR的骨折股骨三维姿态估计

针对骨折股骨DR缺少三维模态下空间信息的问题,提出一种基于双平面DR进行2D-3D非刚性配准的姿态估计方法,实现骨外科手术术前骨折股骨的三维可视化.本文提出的方法相比于单纯的DR或CT成像诊断方式,具有成本低、成像快、有害辐射小、精度高等优点.该方法首先利用正、侧位骨折股骨DR获得与通用模型投影轮廓的二维配准参数;然后利用基于针孔相机模型的标定法确定二维平面到三维空间的变换关系,最后将通用模型分成骨折的两段,确定每段的姿态,获得患者股骨个体化骨折姿态.实验结果为平均旋转误差小于1.5°,平均平移误差小于2 mm,配准成功率大于90％,表明该方法具有较高的精度和鲁棒性,可为骨外科手术的术前诊断及手术计划制定提供更为有效的三维影像信息.     

天问一号高分相机CMOS曝光参数设计与卷帘校正

为获取高信噪比、明暗度适宜的火表图像,对天问一号火星高分相机CMOS探测器曝光参数开展了详细设计,并对卷帘效应畸变进行了量化分析与校正.首先建立了CMOS探测器光电响应模型,对比了曝光参数中曝光时间与PGA增益对成像信噪比的影响,确定曝光时间为优先调节参量.在分析曝光时间约束条件、明确靶面辐照度计算方法后,给出了不同火...     

锥束CT系统PSF的多孔成像测量与评估方法

针对实际锥束CT系统成像质量退化的问题,提出一种基于多孔成像的方法测量并评估锥束CT系统的点扩展函数(point spread function,PSF).首先针对平板探测器(flat panel detector,FPD)的PSF进行测量,设计了针孔测量装置,并据此提出一种简便的基于图像恢复的针孔成像PSF测量方法;然后分析了一般条件下锥束CT成像的PSF,提出面向切片图像恢复质量的多孔成像PSF测量与评估方法,并建立了任意直径针孔测量PSF的计算模型.实验结果验证了该方法的可行性,并得到了可恢复出较高质量切片图像的锥束CT系统PSF.     

光条图像成像参数的模糊自适应调整方法研究

针对结构光测量系统中激光光条易受多种因素调制成像质量不稳定的问题,以灰度直方图为基础,分析光条图像具有代表性的灰度分布特征,研究了摄像机曝光时间和增益两种可控的系统采集参数与直方图特征变化之间的规律,提出了一种基于模糊控制策略的相机参数自适应调整方法,利用C#编程语言和MATLAB的COM组件搭建测试环境。试验结果表明,激光扫描测头系统经过成像参数的自适应调整,光条图像能够达到到预期的效果,满足Steger算法对光条和背景的处理要求。     

陶瓷面曝光快速成型工艺研究

利用投影机中微小反射镜阵列(Digital micromirror device,DMD)形成投影图案,以发光二极管紫外光(UV-LED)作为光源,建立了陶瓷面曝光快速成型试验系统。利用该系统研究了自开发的可光固化磷酸钙陶瓷浆料的光固化性能,确定了其临界曝光强度为14.24 mJ/cm~2,透射深度为149μm;优化了面曝光陶瓷成型的工艺参数,即分层厚度100μm,曝光强度54 mJ/cm~2,曝光时间3 s,并实现了带有复杂网状结构的陶瓷多孔支架的制造。该工艺所成型的陶瓷零件经烧结后,其致密表面和内部未见有裂纹和较大孔洞,压缩强度高达63MPa,可满足骨组织工程支架的机械性能要求。所述的面曝光快速成型工艺可直接成型多孔以及复杂结构的陶瓷零件,有望为陶瓷骨组织支架的制造提供新的发展方向。     

变电压CT重建的灰度加权算法

常规固定电压的CT重建,因成像系统动态范围受限,投影数据易出现过曝光和欠曝光共存现象,造成信息缺失多,成像质量差,为此提出变电压CT重建。通过变电压获得跟工件有效厚度相匹配的有效投影序列,在ART迭代图像的基础上,调整全变差使其最小化,从而优化重建。在重建过程中,依据灰度加权,把低电压的重建图像作为初值,应用在相邻高电压有效投影重建中,得到相邻高电压的重建图像,依次类推直至最高电压。至此,工件的全部结构信息重建完毕。仿真结果表明,灰度加权算法不仅实现了变电压图像信息的完整重建,而且像素值更加稳定。     

编码结构光系统模型及误差分析

根据编码结构光检测原理、建立了结构光测量系统的数学模型,研究了该模型各参量之间的相互关系及误差、得到了优化的系统结构参数.按照系统的几何结构,建立了深度信息的计算模型.分析了系统参数对模式成像的影响,实现了测量系统的模式像在不同参数值下的动态变形,并确定了图像坐标随深度值变化的几何关系.通过分析系统参数与深度信息的误差...     

基于仿真和正交试验的优化调度研究

针对生产系统多点协调调度问题,提出了一种基于仿真和正交试验的优化调度方法。在动态生产环境中,为了支持快速仿真调度分析,以模型元素和控制逻辑分离的原则为指导,采用面向对象方法,实现了基于模块化控制逻辑的快速仿真建模。以仿真模型作为系统目标求解函数,各种决策参数作为系统输入变量,通过正交试验优化仿真实验,确定最佳调度决策参数组合,将其应用于生产系统的调度控制。以某研究所的数控车间为例,验证了该调度方法的可行性和有效性。     

面曝光快速成形系统制作工艺参数的优化研究

应用田口方法的信噪比(SN)对液面曝光辐照度、曝光时间、液面等待时间及面收缩补偿系数4个主要影响面曝光快速成形的因素进行了优化试验研究。采用自由度为26的L27(313)形式的正交表,通过实验得到各个因素不同水平对应的制作零件尺寸误差的信噪比。实验结果的直观分析和方差分析表明:面收缩补偿系数、液面曝光辐照度、面收缩补偿系数与液面曝光辐照度的交互作用及液面等待时间对制作精度有显著影响;面收缩补偿系数与液面等待时间之间的交互作用对制作精度有一定的影响。针对面曝光快速成形系统,得出了以曝光平面内的制作精度为优化目标的制作参数的最佳组合。试验结果表明:在最佳的制作工艺参数条件下,曝光平面内的制作误差在±10μm范围内,显著提高了面曝光快速成形制作精度。