图像采集对物体光强自适应的研究

三维物体表面形貌测量系统是通过数字正弦光栅移相原理来实现,当在测量时根据移相要求投射出正弦结构光,它及易受到外界光强的影响.本文通过在三维数据获得过程中外界自然光线对系统的影响,系统自适应光线强度,以致调节达到最佳测量光强环境.系统中应用嵌入式芯片FPGA为主控制器,通过控制图像采集芯片CMOS摄像头采集光强数据,利用VGA接口投射背景光强度来对比调节,测量环境的光强度通过一种PWM波控制高亮LED完成自适应的方法.     

双通道可见光光强计标定实验平台设计

利用双通道检测方法设计了可见光光强计标定实验平台。光源经单片机控制调节产生系列光强值,分束后进入标准信号通道与自制仪器通道,在同步信号下取得不同光强信号的测量值并据此定标。该方法扩大了标定实验平台对光源的选取范围,提高了自制仪器的性能。     

高精度透明介质折射率测量系统的设计

以光的电磁理论为依据，设计了集光电为一体的透明介质折射率测量系统。测试以激光为光源，采用双光路法，使得测量结果只与光强的相对变化量有关，并利用常规仪器设备实现了数字化检测显示，消除了传统测试法由于光源不稳定及人为主观读数产生的误差。该系统读数方便、灵敏高，必要时还可以与微机配接，实现系统的实时控制和数据的自动处理，在光学实验、生产研究中极具实用价值。     

基于工程应用的三维激光扫描系统

激光扫描技术的应用非常广泛,如用于防伪的激光全息扫描,用于医疗外科诊断的激光显微扫描,用于食品品质检测的激光检测扫描等,不同的应用采用了不同的激光扫描手段和方法。本文所述的三维激光扫描技术,是近几年来发展起来的一种新的激光测量技术。三维激光扫描系统,也称为三维激光成图系统,主要由三维激光扫描仪和系统软件组成,其工作目标就是快速、方便、准确地获取近距离静态物体的空间三维模型,以便对模型进行进一步的分析和数据处理。其应用范围与近景摄影测量大致相同,但激光扫描系统具有精度高、测量方式更加灵活和方便的特…     

激光光束质量M2因子测量系统的设计

为了实现对激光器发射激光光束质量的自动化测量,提出了一种激光光束质量M2因子测量系统.该系统选择混合式步进电机作为执行机构来确定多个采样位置;同时系统采用面阵电荷耦合器件(CCD)多点探测激光光斑的图像信息,实时计算不同采样位置激光光斑的质心和光强,并根据M2因子理论计算出激光光束的束腰宽度和束散角等参数,最后由上位机显示激光光斑的二维/三维光强分布及处理结果.实验结果表明,系统能够对400～1100 nm连续激光器发射激光光束质量进行自动化测量,测量精度达±6%,测量时间小于3 min.     

水下自适应照明系统的设计

设计光源亮度可随光强变化而自动调节的水下自适应照明系统,去除以往水下照明系统无法自行调节亮暗的弊端,改善了水下成像监测的光照环境,有利于水下光电成像探测系统整体性能的提高.系统控制算法使用一种带死区的PID控制算法,对系统实现了有效的自适应控制,使误差不超过基准光强的±8%.     

锥光全息非接触式测量系统设计

针对激光三角法易受测量斜面的影响和一般全息法测量范围小且光源依赖性强等问题,提出基于锥光全息原理的非接触式测量法,该方法采用共路测量,具有很好的环境适应性。在分析锥光全息系统原理的基础上,对系统的机械结构、电气控制部分及软件进行设计,完成图像采集与处理、温度自适应控制以及人机交互等功能。通过与双频激光的比对实验表明:锥光全息系统具有较高测量精度,能够满足测量要求。     

SMT锡膏检测中基于Delphi与OpenGL的锡膏三维显示

研究在Delphi下采用OpenGL编程显示锡膏三维形态的方法,并且实现旋转、缩放及根据锡膏厚度显示不同的颜色等功能。实验结果表明：在Delphi7.0平台上采用OpenGL编程实现锡膏三维形态实时动态显示不仅可以避免大量的矩阵运算、减少程序代码长度、提高编程效率,而且能够提高图形的显示效果。     

基于PSoC的瞳孔光刺激与测量系统

瞳孔跟随光刺激的变换检测系统可广泛用于疲劳检测、颅内损伤检测等方面。为实现方便可控的刺激光源生成和光强检测,设计实现基于PSoC（Programmable System on Chip,片上可编程系统）芯片的光刺激与测量系统。以PWM（脉冲宽度调制）的方式驱动LED,PC端设计了应用控制界面,可以调节LED光照刺激的强度频率等参数,并实时获得光强数据。系统实际运用于实时瞳孔参数检测平台,提供稳定可控的光刺激与测量功能。     

激光扫描车身测量传感器靶标识别体系的研究

介绍了四光束激光扫描测量车身三维坐标的系统构成和基本原理,从系统PIN预处理输出的靶标回射信号的特点出发,为汽车车身测量传感器设计了基于条形码识别原理的合作靶标识别体系,最多可同时对27个测量点进行有效识别,确保传感器的精度要求和效率要求,达到了很好的实验效果。     

基于光纤多波长激光器的相位延迟高精密测量系统设计

针对当前相位延迟测量系统,缺少对入射光源的分析,导致不同波长光源对应平移量误差大,造成相位延迟测量精度低的问题,设计了基于光纤多波长激光器的相位延迟高精密测量系统;通过分析光纤散射原因,选取532 nm半导体激光作为系统光源,采用伺服电机为系统供电,使用SGX5528光电探测器实现光转换为电,从而获得不同位置间的电位差;利用聚乙烯醇薄膜拉伸型人造偏振片,使入射的纵光或横光具有起偏特性,并测量偏振片的透振方向和横轴夹角,完成系统硬件设计;设置两束激光光源,调整偏振棱镜,使光强输出达到最大值,并利用直接测量法,计算待测波片的相位延迟,通过调整电光调制器晶轴方位,保证光束垂直入射到器件表面,完成系统软件设计,实现相位延迟高精密测量;实验结果表明,该系统在L₀、L₁、L₂位置下的平移量误差分别为0.008 mm、0.007 1 mm、0.002 mm,均小于理想允许误差,能够有效提高相位延迟测量精度。     

视觉检测中的光照强度优化研究

为了实现自适应控制光照强度,保障视觉检测系统获得高质量原始图像,研究了彩色图像成像感知模型,建立了图像灰度值与光源光照强度的关系,提出基于HIS彩色空间,单独使用I分量进行光照强度评价,给出了基于数字图像的清晰度和高频信息的光照强度评价函数,并设计了光照强度调控实验系统,通过实验分析了不同测度函数对光照强度变化的评价结果,取得了与人类主观评价一致的结果。实验结果表明,通过提出的方法控制光源强度,可以使视觉系统获得高质量的原始图像,保证检测的质量和精度。     

旋光效应在微位移测量中的实验研究

微位移测量原理有许多种,利用偏振光的旋光效应是一种高效、简洁、精确的新方法.旋光效应是指单色线偏振光在沿光轴方向通过石英晶体时,透射出来的光的振动面会产生旋转的物理现象,其旋转角度与晶体厚度有关.用激光器、起偏器、石英晶体、千分尺等设计了一个微位移测试系统,测试表明:其测量精度能达到0.1 μm,测量范围可达300 μ...     

图像亮度线索下的单目深度信息提取

目的 深度信息的获取是3维重建、虚拟现实等应用的关键技术,基于单目视觉的深度信息获取是非接触式3维测量技术中成本最低、也是技术难度最大的手段。传统的单目方法多基于线性透视、纹理梯度、运动视差、聚焦散焦等深度线索来对深度信息进行求取,计算量大,对相机精度要求高,应用场景受限,本文基于固定光强的点光源在场景中的移动所带来的物体表面亮度的变化,提出一种简单快捷的单目深度提取方法。方法 首先根据体表面反射模型,得到光源照射下的物体表面的辐亮度,然后结合光度立体学推导物体表面辐亮度与摄像机图像亮度之间的关系,在得到此关系式后,设计实验,依据点光源移动所带来的图像亮度的变化对深度信息进行求解。结果 该算法在简单场景和一些日常场景下均取得了较好的恢复效果,深度估计值与实际深度值之间的误差小于10%。结论 本文方法通过光源移动带来的图像亮度变化估计深度信息,避免了复杂的相机标定过程,计算复杂度小,是一种全新的场景深度信息获取方法。     

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。     

Multi‐primary image projector using programmable spectral light source

This paper presents a practical prototype of a multi‐primary image projector system in which light source spectra can be programmable for suiting any purpose. Our multi‐primary projection system is mainly configured with a light source component and an image projection component. The programmable light source can reproduce any spectral curve. Spatial images are then generated using a digital mirror device chip that quickly controls the intensity of the light source spectra in 2D image plane. The multi‐primary images in our projection system are reproduced by multiplexing the time‐sequential images with different primary colors. Our multi‐primary image projector realizes not only wide gamut projection but also spectral projection. To achieve this, we also show how light source spectra of four or six primary colors are designed.     

Optical CMOS sensor system for detection of light sources

An integrated silicon colour measurement system has been designed for low-cost measurement of ambient light conditions, which can be used for adaptive control of displays in portable instruments, or for testing the intensity or colour temperature of light sources. The system is CMOS compatible and has a bitstream output. The response of two vertically stacked photodetectors with a different spectral response are sequentially available at the output. It is demonstrated that daylight can be clearly distinguished from several other light sources, such as incandescent lamps and fluorescent lamps.     

光电计数系统的研制

介绍了一种光电感应计数系统。它采用光源与计数器分立设计方式，光源采用半导体点光源激光发射器，计数器使用单片机系统。其电路简单、可靠，可以得出较为准确的参数。实验结果证明，该系统能达到较好的计数效果。     

基于FPGA的线阵CCD光强自动采集系统设计

设计了基于FPGA的线阵CCD光强自动采集系统,该系统主要由线阵CCD光强采集、A/D转换和上位机通信三部分组成。 FPGA产生控制信号给CCD器件,采集光强输出模拟信号,经过A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号传输给FPGA,FPGA将数字信号进行处理并通过串口发至上位机。为了验证本系统的光强采集效果,分别使用75％、50％和25％的衰减片对光源的光强进行衰减,然后采集衰减后的光源衍射图像,测试结果表明,本系统能准确分辨不同强度的光信号,相对误差小于0.5％。