航空相机的自准直自动检焦方法研究

针对航空照相在高空中会由于温度、气压等环境参数的变化引起光学系统离焦的现象,设计了一种利用自准直原理实现自动检焦的结构.分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系,研究了光栅的刻线方向在焦平面上的摆放位置和不同光源参数对检焦精度的影响.试验结果表明,自动检焦的焦平面位置与实验室光学标定的焦平面位置的偏差<1/3半焦深.满足使用要求,并在动态飞行试验中获得了良好的图像.该方法可推广于带有扫描反射镜的航空相机的检焦设计与研究中.     

近视防控离焦镜片像质评价方法的探讨

近视防控离焦镜片的光学性能评价的过程中,通常以镜片的屈光度地形图作为分析依据,对成像质量的影响目前研究较少.从像质评价入手,搭建了一套镜片?相机测试系统用于测量离焦镜片的光学传递函数(MTF).整个系统是由光源、成像模块、镜片夹持工具、棋盘标定板和MTF分析软件系统组成的.实验过程中对相机镜头、国内明月离焦镜片、国外Z...     

准直离焦法测量短焦透镜的焦距

首先分析了常规Moire偏转术测量透镜焦距的局限,提出了用准直离焦与Moire偏转术相结合的方法测量短焦透镜的焦距,给出了两组透镜的测试计算结果,讨论了测量方法的原理性误差。     

空间相机相关法实时检焦技术研究

自动检调焦技术是保证空间相机拍摄出高质量图像的重要技术手段，本文介绍了一种自准直法实时检焦系统。该系统用两块小口径五棱镜代替其他空间相机常用的大平面反射镜，用半导体激光器做光源，用CCD作为光电转换器件，通过测量两光斑在CCD上的移动量，从而计算出离焦量。本文采用相关法处理数据，并通过合理选取阈值和数据拟和技术，实现了亚像素测量精度。该系统具有结构紧凑，稳定性好等特点，实验结果表明检焦分辨率≤10μm。     

斜视航空相机的斜距离焦补偿

针对斜视航空相机成像时产生的离焦,设计了相应的调焦机构以补偿斜距离焦量。分析了斜距离焦原理,得出了斜距离焦补偿量的计算公式,并提出采用凸轮机构对斜距离焦量进行补偿。考虑传统的基于偏心凸轮的斜距调焦机构的理论模型具有数学近似的缺点,设计了理论模型没有进行数学近似的基于圆柱凸轮的斜距调焦机构。由于斜距调焦机构设计时是基于某一典型高度,当相机工作于其他高度时会产生剩余离焦量,文中分析了剩余离焦量产生的原因、处理方法和处理流程,从而使斜距离焦量在相机所有工作高度和扫描角范围内均得到补偿,为相机获得高质量图像提供了条件。最后,在实验室利用平行光管模拟了不同物距的成像,验证了提出的斜距调焦机构的有效性和准确性。     

临界角法检焦系统的设计

利用临界角法检焦具有分辨力高、损失光能小、结构简单、系统调试容易的特点设计了亚微米级检焦系统.介绍了临界角法离焦检测的基本原理,通过合理假设,利用菲涅尔公式和高斯光学公式得到了离焦误差信号的计算公式.实验采用单光路临界角法,利用He-Ne激光器、临界角棱镜、四象限光电探测器、信号采样电路、数据采集卡等元器件组成离焦检测系统,实现离焦信号的提取;通过数字滤波、归一化处理等技术得到离焦误差信号(FES),以此获得FES的大小和变化趋势与离焦量的关系曲线.实验表明,临界角法探焦系统静态分辨力＜15 nm、线性范围可达±4 μm,满足亚微米级检焦系统的设计要求.     

图像矩心内插法在空间相机实时检焦中的应用

自动检调焦技术是保证空间相机拍摄出高质量图象的重要技术手段,本文提出了一种自准直法精密检焦系统,该方法利用五棱镜代替大平面反射镜,用CCD作为光电转换器件,用半导体激光器做光源,结构紧凑,稳定可靠.采用矩心法求取光斑在CCD上的移动量,从而计算出离焦量,在测量中通过合理选取阈值和数据平滑技术,提高了检测精度,实验结果表明该方法能够达5μm以内的检焦分辨率     

增量式编码器的相位编码细分研究

在球坐标激光跟踪测量系统中采用球坐标法可将空间运动物体的三维坐标求出。增量式编码器的精度对于整个测量系统的精度而言，占主导作用。本论文对输出信号为正弦信号的增量式编码器提出一种细分方法一相位编码细分方法，从原理上进行了深入的分析，并设计了硬件电路。与其他方法相比，该方法具有细分数高且任意可调的特点。     

光纤型激光器在不锈钢焊接中应用研究

采用光纤型激光器,研究了激光焊接焦距的确定方式和不同离焦量对熔深的影响.光纤激光器在确定焦距的焊接过程中,设置同一工艺参数,焦距处的焊接表面与离焦处的表面明显不同,有着焊缝宽度和熔透程度的不同;同时在探究离焦量与熔深关系的过程中,通过改变离焦量来焊接得到不同的样件,经过金相观察焊接的不锈钢管熔深情况,讨论了离焦量的大小...     

一种基于临界角法检焦系统的设计

临界角法检焦是利用光波在临界角附近的反射特性来检测聚焦状态,它具有分辨力高、损失光能小、结构简单、系统调试容易的特点,是亚微米级离焦检测的首选方法之一。根据菲涅尔公式,并通过合理假设,利用高斯光学公式可以得到离焦误差信号的计算公式。实验采用单光路临界角法,利用He-Ne激光器、临界角棱镜、四象限光电探测器、信号采样电路、数据采集卡等元器件组成了离焦检测系统,实现了离焦信号的提取;通过数字滤波、归一化处理等技术得到离焦误差信号（FES）,以此获得了FES的大小和变化趋势与离焦量的关系曲线,为临界角法离焦检测系统的工程实现提供了参考。     

基于双随机相位加密技术的图像隐藏方法

为了进一步提高光学加密方法的安全性和抗攻击性能,利用双随机相位加密方法将图像加密,加密结果为一幅平稳分布的白噪声。利用水印技术的相关理论将加密结果隐藏在一张普通图像中,结合了加密技术和隐藏技术的优点,宿主图像并没有出现明显的降质,不容易引起攻击者的注意,具有较好的抗攻击性能。在解密过程中,提出一种改进解密效果的方法,经计算其解密图像的峰值信噪比(PSNR)达到了65.313,解密图像质量得到了显著的改善。同时通过计算机仿真得出加密结果能有效抗击裁剪等影响,具有很好的鲁棒性,而且实现方法简单,有较好的实用价值。     

基于单经纬仪的视觉测量三维数据拼接方法

本文针对大型自由曲面三维视觉测量中的数据拼接问题，建立了经纬仪透视投影模型，提出了以平面靶标为中介坐标系，以经纬仪坐标系为全局坐标系的三维数据拼接方法。在大型自由曲面的若干测量子区域附近放置一个平面靶标，通过视觉传感器拍摄平面靶标上的特征点，求得视觉传感器坐标系到靶标坐标系的变换矩阵；通过经纬仪观测靶标上的特征点，求得靶标坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。因此，可求得视觉传感器坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。将视觉传感器所测得的各子区域的三维数据统一到了经纬仪坐标系下，即完成了大型自由曲面的全局测量。经实验验证，数据拼接的RMS误差小于0．487mm。     

一种基于电子经纬仪的机械臂运动精度测试新方法研究

基于电子经纬仪首次提出了一种全新的机械臂末端执行器位姿精度测试方法。利用该方法对一种6自由度机械臂末端执行器的位姿精度进行了实测,与用激光跟踪仪所测数据进行了对比,两者之间的最大差值小于1mm,结果表明这种方法切实可行。     

基于RAC标定法的CCD摄像机参数标定技术研究

传统的摄像机标定是在一定的摄像机模型下,基于特定的实验条件,如形状、尺寸已知的标定物,经过对其进行图像处理,求取摄像机模型的内部参数和外部参数。标定摄像机参数的方法很多,大多数采用变焦距法、径向准直法及根据透射成像原理进行标定,针对摄像机的像面中心的标定。文中建立CCD摄像机透视成像的数学模型,运用RAC标定法建立求解摄像机外部参数方程组,从而推导出在径向畸变模型下求解摄像机内部参数的方程。该方法采用CCD能很好地提高精度。实验结果表明,该方法计算量小,标定精度较高。     

基于模糊技术的制造单元构建方法研究

针对制造单元构建的问题特征,提出基于模糊C均值逻辑的制造单元构建算法。采用改进的减法聚类法产生初始聚类中心,防止陷入局部优化;提出制造单元构建专用的距离函数测定零件的相似性,避免欧几里德距离函数造成的对零件的错误聚类;采用最优迭代方案选择算法,避免因停止参数选择不当造成算法最终迭代方案不可行。通过对10组文献数据和90组随机产生数据的大规模测试和比较分析,表明了算法性能的优越性。     

基于抖动补偿技术的印刷品图像配准方法研究

在实际的印刷品缺陷检测过程中,存在因相机支架的颤动而导致标准印刷图像和待检测图像在空间位置上配准不精确的问题。为此,在图像去抖动技术的基础上,提出了一种融合SURF(speeded-up robust features)和ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)的运动估计算法。首先,基于SURF算法提取标准印刷图像和待检测图像的特征点;其次,基于ORB算法对提取的特征点进行描述和匹配;再次,将正确匹配的特征点通过仿射模型来求取全局运动矢量;最后,通过求得的全局运动矢量来补偿图像,并完成待检测图像与标准印刷图像的配准。针对待测图像存在的平移、尺度和旋转三种不同变化,分别采用SURF-ORB、ORB和SIFT(scale-invariant feature transform)的运动估计算法进行了性能分析。结果表明,SURFORB的特征点匹配对数量最多,匹配效果最好,SURB-ORB的运动估计时间控制在毫秒级别,满足现代印刷品缺陷检测的实时性要求。因此,融合SURF和ORB的运动估计算法能够对图像进行精确、实时的配准。     

基于参数化技术的表达式图样表示法的研究

工程上常见的图样是复杂的,但是通过分析可以看出它是由一些常见的平面图形组合而成,为了能用计算机来处理图形,就要对图形进行分解与综合,把复杂的图形看作是某些简单图形按照某种规律构造出来的.将这些简单的图形要素标准化和参数化,建立起一个标准化的图元库,在描述表连几何图形中直接应用,将使图形的表连、描述、输入、输出更加简便。在一个表达式中可同时标明图形的定位坐标、几何尺寸、要素尺寸以及相关附注,将多个表达式加以组合就能描绘出一幅简明的工程图样、表迭式图样表示珐就是在上述基础上采用参数化技术,用一定的参数来明确描绘图元的几何形状,通过提取参数化图元库中相应的几何参数来生成标准化图形。最后在计算机上对给出的一个示例表达式完成了图形显示.     

基于机器视觉技术的精确定位方法研究及应用

介绍基于机器视觉技术的某反射式多光束引导定位系统的工作原理和误差来源,并针对其误差提出了从硬件和软件两方面减小误差的方法: (1)采用高精度测量仪器校准关键零件位置精度,及采用有限元方法仿真技术获得关键零件的最小形变; (2)采用改进的边缘检测算法,提取精确边,减小因CCD器件本身物理性质带来的误差。通过以上措施,保证了系统精度。     

用经纬仪测量大尺寸三维导轨垂直度的方法

基于经纬仪将运动直线引出来的原理,提出了一种测量大尺寸三维导轨垂直度的新方法。首先在水平直线移动的Y导轨的动基座上安装经纬仪并观察静止靶标水平角的微小变化,采用最小二乘法拟合出了经纬仪视准轴分别与运动X导轨和Y导轨平行时的水平角,继而测量了X-Y导轨间的垂直度误差。然后将经纬仪固定在地基上,通过观测水平移动导轨上靶标的竖直角的微小变化,采用最小二乘法拟合了X、Y导轨的水平度误差;通过观测与Z导轨固定的靶标水平角的微小变化,采用最小二乘法拟合了Z导轨的二维铅垂度误差,利用X,Y导轨的水平度和Z导轨的铅垂度换算出了Z-X间,Z-Y间导轨的垂直度误差。最终实现了三维导轨X-Y之间、Y-Z之间、X-Z之间的垂直度的检测,并对测量的垂直度误差进行了精度分析。在研制的月球软着陆系统垂直度的调试中进行了应用,证明了该方法能够满足测量的精度要求。     

基于编码压缩的钢板电磁超声 Lamb 波检测方法研究

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和高度、曲折线圈匝数、Barker码序列长度和码元长度等参数对EMAT检测回波的影响,验证了脉冲压缩技术在Lamb波EMAT检测中的有益效果。结果表明,基于脉冲压缩技术的EMAT经优化后,SNR比传统tone-burst激励方式高出了9.69 dB,可检出10 mm长和0.5 mm深的小裂纹,缺陷波SNR为23.47 dB。当Barker码码元中心频率为1 MHz时,脉冲压缩后的Lamb波包发生模态分离,但A₀模态的缺陷波SNR仍可达35.23 dB,这对提升Lamb波EMAT检测能力具有重要的工程应用价值。