基于线扫描的管路三维重建技术研究与实现

针对航空发动机管路装配过程中,装配质量难以保证、检测效率低的问题,提出一种基于线结构光的管路三维重建测量方法。该方法通过线结构光扫描技术,获取管路表面三维轮廓数据,利用三维点云数据提取管路脊线和半径值。针对离散的脊线坐标值,采取NURBS算法对其拟合,利用管路脊线和半径值重建管路三维模型。通过线结构光扫描测量系统,获取管路轮廓点云数据,重构管路三维模型。实验结果证明,该方法和测量系统可以实现管路三维的快速重建,重建数据可用于管路间隙测量。     

基于DSP和线阵CCD外螺纹几何参数非接触测量方法研究

为了提高外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,文章提出了基于线阵CCD的非接触测量方法,建立了包括图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外螺纹在平行光场中的投影并结合光电编码器来获取螺纹图像。文章详细介绍了线阵CCD驱动电路的实现,以TMS320F2812为信号处理器的线阵CCD在线测量系统的硬件结构与软件设计。     

基于PMP的钢轨三维面型复原及表面缺陷检测

随着现代轨道交通高速和重载的发展,轨道磨损问题加剧,对钢轨的外形尺寸及表面缺陷检测的需求也愈加突出。相位测量轮廓术(PMP)具有非接触、高精度、易于自动控制的特点,常用于精密三维面型复原。基于PMP技术及Stoilov相移算法,采集三帧具有固定相移的钢轨外形变形条纹图像,用枝切法进行相位展开,重建了钢轨的三维面型分布,并对钢轨表面人造缺陷进行复原和测量。该方法为轨道磨耗及表面缺陷的高精度在线检测提供良好借鉴。     

接触线几何参数CCD交汇测量分辨率及精度分析

采用双CCD交汇测量技术对电力机车接触导线磨损面边界点进行精确定位,可以实现导线高度、拉出值、磨损宽度等几何参数的非接触实时测量,而边界点定位精度及分辨率会受测量系统的光学参数、结构参数等的影响.基于交汇测量机理,推导出了接触线几何参数测量的表达式,详细分析了分辨率和测量精度与边界点位置、CCD像元尺寸、成像镜头焦距、两CCD之间的距离、交汇仰角等参数之间的关系,并进行了数值模拟.在此基础上,结合测量条件及技术指标完成了各参数的优化设计,得到了理论上能达到的最佳测量精度和分辨率,同时对测量装置的制作和安装提出了合理化的建议.     

基于图像处理的定装式炮弹合膛检测方法

提出了一种基于图像处理技术实现对定装式炮弹进行自动合膛检测的方法.采用CCD获取结合后炮弹的图像,利用图像处理技术对原始图像进行处理,锐化再滤波,提高图像的清晰度,降低噪声,优化图像效果.通过边缘检测得到炮弹的轮廓图像,再采用行扫描的方法得到炮弹不同位置的中心点坐标,最后判断不同位置的中心点是否在同一直线上,从而得出炮弹结合是否正确的结论.实验结果表明,该方法具有非接触、在线实时、速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,能实现定装式炮弹合膛的自动检测.     

数控激光打标系统的设计与应用

介绍了一种能在任意表面进行激光打标的打标系统的设计．该系统采用了具有在线监测和实时反馈控制功能的CNC控制系统,并能预先使用激光传感器对工件表面轮廓进行非接触性扫描．在扫描过程中系统能实时调整激光头的位置,使得工件表面始终在打标范围内,扫描结束后根据得到的数据自动生成相适应的工具路径,从而实现了能在任意表面工件上进行激光打标。     

服务空间中人的定位与跟踪

针对人与机器人共存的服务空间中人的定位跟踪问题,提出了一种基于分布式激光雷达协作感知的全局定位跟踪方法。分别对各台激光雷达获取的数据进行统计检验,将其分为静态数据和动态数据,利用静态数据完成各台激光雷达的位置标定,实现背景消除。动态数据通过无线网络传送到服务器,将来自同一时刻不同激光雷达的动态数据组成观测数据的一帧,实现数据的同步与融合。对获取的每帧数据进行基于迭代最近点算法的轮廓模型匹配,区分各个目标。采用基于位置-速度的关联门对相邻两帧的检测目标进行关联,实现对各动态目标的跟踪。实验验证了该方法在解决人的定位与跟踪问题的有效性,与基于视觉的定位跟踪方法相比,本系统在定位精度和跟踪成功率上优势明显。     

太阳光谱辐照度仪波长扫描设计北大核心CSCD

针对当前气候变化对太阳光谱辐射的观测需求,为精确监测太阳光谱辐照度,研制了波长扫描型太阳光谱辐照度仪。该太阳光谱辐照度仪主要由光谱测量单元和波长扫描单元组成,其中波长扫描单元作为色散光谱的精密定位机构,是保障仪器测量精度的关键。为此,设计了基于小型交流伺服电机的波长精密扫描定位装置,采用定时器主从方式控制电机旋转,并利用STM32驱动线阵CCD工作,结合CCD检测的光斑质心位置与预设位置的偏差进行闭环控制,闭环控制精度小于2个像元宽度。最后,对线阵CCD的质心位置检测的重复性以及扫描定位装置的稳定性进行测试,测试结果表明CCD质心位置检测的标准差为0.0693,最大偏差不超过0.3像元宽度,系统运行时闭环精度小于2个像元宽度,满足波长扫描的重复性和稳定性要求。     

基于嵌入式车流量实时检测算法研究与实现

针对道路现场实时车流量检测问题,提出了一种改进的帧间差分法的运动车辆检测算法,并将该检测算法成功移植到了嵌入式系统上。将帧间差分法与采用长度、宽度、面积筛选轮廓及用质心距离的车辆跟踪算法结合,实现运动车辆的检测;将U-Boot引导程序、Linux内核、Yaffs2文件系统和检测算法移植到S3C6410上,通过摄像头实时采集交通视频,检测结果由触摸屏显示。复杂交通场景的实时测试结果表明,本系统的检测时间为0.298秒/帧,准确率超过88%,基本能够实现在道路现场的车流量实时检测。     

基于图像式传感器的铁路轨距检测系统研究

传感器在铁路安全维护方面应用广泛。为了实现实时在线轨距测量,将激光技术与CCD图像式传感器相结合,建立车载轨距机器视觉检测系统。首先介绍系统的构成与工作原理,并提出基于去噪前置与距离变换算法的快速轨道轮廓中心线提取方法。然后采用强对比度拉伸和指数变换的方法进行图像增强,并结合高斯平滑与动态感兴趣区域对图像进行快速去噪前置处理。最后对图像进行精确阈值分割处理,采用距离变换的方法得到轨道轮廓中心线并定位轨距测量点。结果表明,该系统检测精度满足-1mm~+1mm,图像帧处理速率为14.35m/s。轨距机器视觉检测系统满足实时在线轨距检测对系统鲁棒性、检测速度和精度的要求。     

基于固定翼飞机前视近红外图像的实时跑道检测

为实时、精确地提取固定翼飞机前视图像中的跑道区域,提出了一种惯性辅助的近红外图像跑道检测算法。首先利用惯性导航信息和跑道角点的大地坐标,生成虚拟跑道轮廓,并估计跑道感兴趣区域(Region of Interest,ROI);然后对ROI区域进行细节增强,从中提取直线段;在虚拟跑道轮廓的辅助下拟合跑道边缘线,提取跑道特征。经真实数据验证,所提法可以从机载前视红外图像中实时、精确地检测出跑道特征,在33 frame/s的帧率下检测准确率达97%。     

A real-time laser-based detection system for measurement ofdelineations of moving vehicles

In current practice, quantitative traffic data are most commonly acquired from inductive loops. In addition, video-image processing or time-of-flight laser systems can be used. These methods all have problems associated with them. We have developed a nonintrusive laser-based detection system for measurement of vehicle travel time. The basic detector unit consists of a fan angle laser and a photodetector array positioned above the plane of detection. This detection system is able to determine the length and width of moving objects in real time with high resolution, with the highest resolution measurements being associated with object lengths. This information is used to differentiate similar objects and can be used later for re-identification of individual objects or object groups, providing a real measure of travel time between detection sites     

基于激光雷达的火箭主动漂移量测量技术

针对现有高速电视交会测量火箭漂移量受外界环境影响大和测量数据不能实时获取等问题,提出了基于激光雷达的火箭实时起飞漂移量主动测量方法。首先将激光雷达通过安装台安装在二维精密转台,在火箭发射过程中,二维精密转台带动激光雷达持续高精度跟踪扫描火箭的目标点位置,获取目标点位置对应的激光点云数据。接着,数据处理系统接收激光点云数据,拟合每一帧数据的椭圆曲线及其圆心位置,以火箭静止时椭圆圆心位置为基准位置,计算每一帧数据的椭圆圆心位置与基准位置的相对差值,确定火箭在起飞阶段的实时漂移量。最后,通过火箭发射试验验证文中提出的测量系统及测量方法,试验结果表明:在有环境干扰条件下,实时漂移量测量精度可达到3.1 cm,是目前火箭漂移量测量中精度最高的测量方法,同时可保证数据的实时性。为火箭发射的安控台提供了实时判别数据,保证了发射过程的安全。     

基于Hough变换与目标主轴提取的SAR图像目标方位角估计方法

该文提出了一种基于Hough变换与目标主轴提取的SAR图像目标方位角估计方法。针对传统基于Hough变换估计方法的不足,在估计过程中引入目标的主轴信息指导方位角的估计。利用基于马尔可夫随机场(MRF)的图像分割提取准确的目标成像轮廓。在此基础上,基于Hough变换检测目标轮廓的直边,基于轮廓特征点检测获得目标主轴的大致方向,结合Hough变换检测结果与目标主轴信息获得最终的方位角估计。实验结果验证了该文方法的有效性。     

面向直线顶管机的双屏视觉标靶标定方法与精度评价

针对双屏视觉标靶前、后感光成像屏位姿关系难以标定的问题,提出一种基于坐标点云的感光成像屏位姿标定方法。该方法分别将前、后感光成像屏划分为n行n列的网格阵列,通过全站仪测量感光成像屏上每个网格角点的空间三维坐标,并利用工业相机实时获取感光成像屏上每个网格角点的图像二维坐标,结合图像二维坐标和空间三维坐标获得2D-3D映射关系,从而得到坐标点云数据。根据三公共点坐标系转换算法将坐标点云数据中的三维坐标统一到标靶坐标系下,进而确定相机与前、后感光成像屏的位姿关系,再通过网格索引方法对前、后感光成像屏的位姿关系进行求解。为评价标靶位姿测量精度,设计了静态测量重复性精度评定实验和绝对测量精度评定实验。实验结果表明:该标定方法的坐标静态测量重复性精度为0.13 mm、绝对测量精度为0.93 mm;方位角静态测量重复性精度优于0.01°、绝对测量精度优于0.05°。因此,该标定方法可以实现两个空间平面位姿关系的精确标定,且具有操作简便、精度高等特点,可用于双屏视觉标靶的标定。     

基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量技术研究

非接触式三维视觉测量广泛应用在工业制造质量检测中。针对工业金属零部件检测的应用场景,提出了一种基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量方案。首先,通过基于线结构光投影的计算机视觉技术,设计了线结构光旋转扫描视觉子系统,并对工业相机、线结构光平面和旋转扫描中心轴进行标定;然后,针对采集到的光条纹图像存在低灰度区域缺失数据的问题,提出了基于缺失区域自适应灰度增强的光条纹中心线提取算法,有效修复了被测零部件的线结构光投影条纹;同时,利用文中提出的线结构光三维视觉测量方案,通过重建标准球棒的表面点云计算两球直径和球间距来评价测量系统的精度,测量系统精度优于0.06 mm;最后,进行金属轮毂外轮廓形貌测量,通过重复性实验计算轮毂外轮廓最大半径,验证重复性误差优于0.03%。实验结果表明:该方法可以无损伤、高效率、高精度地实现工业金属零部件三维测量,弥补了接触式三维测量方法的缺陷。     

Near Real-Time Orthorectification and Mosaic of Small UAV Video Flow for Time-Critical Event Response

A method for real-time mosaic of video flow acquired by a small low-cost unmanned aerial vehicle (UAV) has been presented in this paper. The basic procedures of real-time mosaic are as follows: 1) Each video frame is resampled and orthorectified using a developed mathematical model, which can simultaneously solve the video camera's interior orientation parameters and the exterior orientation parameters of each video frame; 2) each orthorectified video frame is mosaicked at real time. A test field located in Picayune, Mississippi, has been established for testing our method. Sixty-minute video data were collected using the UAV and were processed using the proposed method. The results demonstrated that each video frame can be geo-orthorectified and mosaicked together to produce a 2-D planimetric mapping at near real time. Accuracy of the mosaicked video images (2-D planimetric map) is approximately 1–2 pixels, when compared to 55 checkpoints, which were measured by differential GPS surveying.      

Camera Link Full至HD-SDI接口的高清传输显示系统

为实现远距离、高可靠性传输,并减小复杂度,对Camera Link Full接口数据的HD-SDI传输显示进行了深入研究。采用FPGA作为核心处理器,考虑相机输出具有多种帧频,采取帧频检测及充分降频策略,并通过3个SRAM进行缓存以实现帧频转换,以满足HD-SDI帧频25Hz的要求。考虑到SRAM数据宽度,采取FIFO行缓存策略将Camera Link Full80输出的10tap、80bits图像数据转换成单通道的8bits图像数据。最后,完成系统设计并进行实验验证。实验结果表明:系统实现了图像数据从50Hz、100Hz、500 Hz等多种帧频的Camera Link Full80到25帧HD-SDI接口1080i的格式转换及实时显示,且图像层次丰富,无失真。     

Eye localization method based on contour detection and D–S evidence theory

Accurate eye localization is an important technological basis for driver fatigue detection, and an eye localization method based on contour detection and D–S evidence theory is put forward in this paper. Histogram equalization, face detection, median filtering, binarization and filling background are all integrated in preprocessing to obtain the effective face image. Through the horizontal integral projection, candidate vertical areas of eye are identified, and certain candidate contours can be detected. Then, the first round of screening of the candidate contour set is realized by some statistical parameters obtained by a large amount of eye area contour analysis. Further, the left and right eye areas are established to judge whether the contours are for human eye, as the second round. Finally, three feature parameters of horizontal center line position, vertical centerline position and their acreage are obtained to describe contour information, and the probability for each contour is calculated by the D–S evidence theory to obtain accurate eye contour. Experimental results show that the study can accurately locate eye under the assumed conditions, and its accuracy can be up to 98.7%. In a word, it is a simple and effective method, though its effectiveness may be reduced in some complex conditions.     

一种提高羟基分子示踪速率测量精度的方法

为了尽量减小羟基(OH)分子示踪流场速率测量误差、提高测量精度,利用OH分子标记线沿宽度方向的强度分布近似为高斯函数的特征,用高斯函数对实验测量数据进行了拟合,用拟合数据的峰值位置作为OH分子标记线的中心位置,并以此作为测量基准位置,对典型的OH分子示踪速率测量数据进行了处理.结果表明,采用这一数据处理方法,可使流场速率计算精度明显提高.