改进的交互式Otsu红外图像分割算法

为提高红外图像中目标分割的精度和抗噪性能,提出了一种改进的交互式Otsu图像分割算法。采用图像信息熵特征和类间方差特征对经典Otsu算法的阈值判别函数进行改进,获得的最优阈值能较好地将目标从背景中分割出来,且具有良好的边缘保持效果,提高了算法的分割精度。同时,针对红外图像目标单一的特点,采用交互式粗分割的思路,先在红外图像中提取包含目标的局部封闭区域,进而在提取的区域内进行改进的Otsu分割。通过对红外图像激光光斑目标提取过程的实验结果表明：改进的Otsu分割算法大大降低了背景噪声对分割算法的影响,提高了抗噪性能与分割精度,且最大程度地减少分割算法的运算量,并较好地保持了目标模糊边缘,分割效果优于传统的Otsu算法和相关的改进Otsu算法。     

光学组件面形检测中激光光斑分割与分类算法的研究

针对光学组件面形检测中激光光斑处理问题,提出了一种激光光斑分割与分类算法;该算法对光学组件面形检测中激光光斑的特点进行了分析,利用延时相关滤波、梯度阈值分割以及基于特征的分类技术,实现了激光光斑分割与分类;实验结果表明,该算法能有效区分光学组件前后表面反射光斑,提取质心重复性高、稳定可靠;该方法已商用于光学组件面形检测系统中.     

5.2km距离无线激光通信跟踪实验

为了实现对远距离通信下,湍流大气中传输时光束的跟踪,设计了光斑跟踪系统。对该系统的硬件结构、工作原理、系统跟踪控制算法及光斑图像处理算法进行了研究,首先,根据系统硬件构成及控制算法实用性,选择采用PI算法作为系统的跟踪控制算法,接着,为了提高在光斑图像处理方面算法的运算速度,选择采用改进的中值滤波算法来对系统所采集到的光斑图像进行处理,然后,在阈值分割方面,为了获取更加精确的光斑灰度图像,系统采用迭代法来选择阈值,进而对图像进行阈值分割,最后,采用该系统进行了5.2km的光斑跟踪实验,并对实验结果进行分析。实验结果表明,本系统可以有效的对湍流大气中的光斑进行跟踪,跟踪精度可达5.4,基本符合空间激光通信系统对跟踪系统的要求。     

一种改进的激光光斑中心定位算法

激光光束中心位置的测量精度直接决定了激光武器的作战效能,但激光武器都是远距离作战,常见的激光光斑中心位置测量算法对远距离激光光斑中心的检测都存在一定的不足;在对传统激光光斑中心位置计算方法研究的基础上,找到一种能有效提高激光光斑中心检测抗干扰性能和定位精度的算法,通过试验,得到了坐标值与中心点误差在0.13个像素之内,验证了该算法的有效性,并将该算法成功运用于实际的激光光斑测量设备中。     

大口径光学组件面形检测系统关键算法研究

大口径光学组件面形检测系统中,激光光斑的分割、质心提取和背表面光斑的自动剔除算法关系到系统的检测精度。针对系统中多路光斑光强差异比较大的现象,提出了两次分割法,有效定位各光斑区域;通过比较不同质心提取算法的稳定性,选取灰度重心法提取激光光斑质心;采取基于特征的分类技术识别元件前表面反射光斑。实验结果表明,算法能精确稳定地提取光斑质心和有效识别前表面光斑,该方法已商用于光学组件面形检测系统。     

大口径光学元件面形检测中重叠激光光斑的分离

在大口径光学元件面形检测系统中,激光光斑的检测及后续处理是基础,直接影响面形检测的精度;针对光学元件面形检测中激光光斑重叠的问题,提出了一种激光光斑重叠分离算法;该算法首先用一种减背景与乘法滤波相结合的方法对光斑图像进行预处理,再用两次阈值法分割图像以获取光斑目标,最后采用距离变换、重叠判别及估算圆心相结合来分离重叠的光斑;实验中,对3种重叠类型不同的光斑进行分离,结果表明,算法能有效地分离重叠的激光光斑;目前,该算法通过长时间的实验验证与改进,已成功运用于实际项目中.     

基于FPGA与DSP的一体化激光三角位移传感器系统

从激光三角传感器的原理出发,设计了一种基于FPGA与DSP的一体化智能激光位移传感器系统,能够在保证位移测量精度的同时简化系统结构、减小系统体积;主要由FPGA控制CCD与激光器的驱动及实现与上位机的通讯,由DSP负责数据的处理从而得到优化的激光强度值及光斑定位信息;重点介绍了FPGA的设计及DSP的算法;最后对系统进行标定,并进行精度实验;实验结果表明,该一体化系统能够在100mm的工作范围内达到10μm的测量精度。     

激光光斑中心精确定位算法研究

研究激光光斑精确定位问题,传统的亚像素定位算法,面临抗干扰能力弱、定位精度低和软件实现复杂等问题.为了满足变形测量系统中对激光光斑中心精确定位的要求,提出了基于重心的曲线拟合亚像素定位算法.在重心法的基础上,引人了曲线拟合算法来提高激光光斑中心定位的精度.由于加人了图像预处理环节,有效的降低了噪声干扰,增强了算法的抗噪声性能.算法仅对图像中少量的数据点进行计算,不但语言描述简单,而且能大大节省系统资源.仿真结果表明算法是一种实用的精确定位算法,提高变形测量系统的精度要求.     

基于动态梯度的激光光斑中心定位算法

为提高激光光斑中心检测的长期稳定性、抗干扰性能和定位精度,在对相关圆心定位算法进行研究的基础上,通过理论分析与实验测试,提出一种基于动态梯度的激光光斑中心定位算法.该算法根据激光光斑特点,利用图像梯度对光斑进行标识与定位.实验结果表明,该算法定位精度高,有效提高了激光光斑中心检测的抗干扰性能和长期稳定性,适合对测量精度要求高的长期在线测量.这种新方法已被成功用于自动激光挠度测量系统中.     

面向星载激光光斑的质心定位精度分析

质心定位精度不仅是影响星载激光测高仪姿态精度的关键因素之一,也是探测卫星平台颤振的一种新型技术手段。针对GLAS星载激光光斑图像的自身特点,首先改进了传统的灰度加权方法,其次利用超分辨率重建方法提高了激光光斑图像的空间分辨率。通过多种质心定位方法提取星载激光光斑质心坐标,并全面对比分析多种质心提取方法的定位精度,阐述不同方法的优缺点。实验结果表明:高斯曲面拟合与改进的灰度加权方法的定位精度均可以应用于卫星平台的颤振探测,可依据实际工程的效率需求选取相应的质心定位方法;超分辨率重建方法应用于激光光斑图像质心定位具有可行性,定位精度较传统的质心提取方法有所提高。     

一种改进的Canny图像分割算法

针对目前图像分割算法普遍存在噪音鲁棒性差、易发生细小边界信息缺失以及适用范围较窄的缺点,改进Canny边缘提取算法中的问题阈值并与原色特征提取加权融合。首先针对Canny算子阈值的自适应性问题,通过计算图像背景与目标之间的类方差来减少错分概率来决定阈值。然后,在具有丰富信息的彩色图像上提出R、G、B这3种原色特征,通过原色特征提取的分割图像与阈值分割提取的图像加权融合形成全新的分割图像。该算法不仅克服了传统分割提取算法边缘信息丢失、鲁棒性差的问题,而且提高了细节点的单位精度,实验结果表明了本文改进Canny边缘算法的有效性。     

大功率脉冲激光光斑面积的实时控制系统

讨论了大功率脉冲激光光斑面积的实时检测与控制方法,研制了采用波长532 nm的连续激光器和CCD—FPGA技术来脉冲激光光斑面积实时控制系统。实验分析了本系统的技术特性:激光光斑、CCD视频信号以及二值化信号;CCD视频信号二值化阈值为405 mV,而FPGA的控制误差范围为十进制数24;计算及标定激光光斑面积,光斑面积测量的相对误差最大为0.5%,而绝对误差在8μm2范围内。本系统可以直接应用于激光微抛光的能量密度实时控制。     

改进OTSU法的材积测量图像分割

图像分割是图像理解与分析的基础。在众多的图像分割方法中,最大类间方差法（OTSU法）被认为是阈值选取最优方法之一。在木材体积非接触测量系统中需要从图像中分割出计算模型,然后根据标定计算并存储。文章结合目标所占比例对分割效果的影响,在分析OTSU的基础上提出改进的最大类间方差算法,并通过实验证明该方法能有效的优化计算模型。     

弹载磁测系统等效安装误差的在线标定与补偿

针对旋转弹用磁测系统在飞行过程中,存在由机械安装误差以及固定磁干扰带来的测量系下三轴磁矢量与弹体系不平行问题,提出一种磁测系统与弹体之间等效安装误差角的在线标定补偿法;通过分析磁测系统实时输出的三轴地磁矢量信息,建立测量信息与误差的误差模型,利用类正弦信号特征值求取误差角,进而补偿磁测信息中的误差项,最终提高磁测系统解算输出的滚转角精度;实验结果表明,当弹体仅做滚转运动时,经过该方法补偿后磁测系统解算的滚转角比补偿前解算的滚转角精度可提高6倍以上,滚转角解算误差保持在2.以内,可以满足制导弹药对滚转角的精度需求.     

基于同轴回归激光传感器的水表误差检测系统

设计一种针对水表始动元件转速测量的激光传感器检测系统。在传感器光学结构中加入半透半反镜使光路同轴回归,从而对目标准确瞄准定位。处理系统由FPGA和DSP组成进行激光回波信号数字化处理和阈值选取,减小虚预警概率。实验证明:检测系统在校准之后具有较高的检测效率和准确度,能够实现水表实时误差检测。     

基于激光阵列的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法

提出一种基于激光阵列投射与相机相结合的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法，利用龙门架顶端近红外激光器阵列向下垂直投射激光点，激光器阵列左右两侧各布置一台相机，实时拍摄地面上被测运行车辆遮挡后的光斑，通过对地面光斑投射情况的分析，采用图像分割、区域标记算法分割光斑区域，采用区域面积周长约束算法去除干扰区域，进一步采用质心配准算法提取边缘数据，分析计算得出车辆宽度，实现了运行车辆宽度投影轮廓的精确测量。现场测试实验结果表明，所提出的方法对运行车辆宽度投影轮廓的测量误差＜1％，平均耗时低于10 s。与传统扫描式红外激光光幕的测量方法相比，所提出的方法具有安装结构简单、测量精度高、响应快、抗环境污染能力强、硬件成本低等优点，可直接应用于高速公路入口、汽车检测站等场景，为未来基于大数据的高速公路车辆管理、车型识别等提供有效技术手段。     

轮廓类精密机械零件尺寸测量技术

研究机械零件尺寸测量问题,提高测量结果的准确性。针对传统的零件尺寸测量方法中,不可避免的会产生测量误差。对小型轮廓类高精密零件操作时,由于精密零件尺寸对精度要求较高,测量中细微误差的存在对精度影响较大,导致精密零件测量结果准确率不高的问题。为了解决上述问题,提出误差补偿算法的精密机械零件尺寸测量方法。通过偏移量误差补偿,在偏移角度方向找到最佳判别方位,再进行尺寸距离误差补偿,并结合偏移和距离的双补偿方法,能够准确计算出尺寸数据,克服传统方法的缺陷,完成精密机械零件尺寸的准确测量。实验证明,改进方法大幅提高测量的准确率,取得了很好的效果。