轮对外形轮廓检测中摄像机系统的标定算法

基于光截图像测量技术的轮对外形尺寸动态检测系统中,CCD摄像机拍摄的车轮外形图像畸变严重.本文分析了造成图像畸变和失真的原因,设计了二次、三次、四次标定模型,利用标定棋格图定性比较了各种标定模型的标定效果,确定了适合本测量系统的标定算法.针对该标定算法,定量分析了视场中心区域和视场边缘区域的校正效果,并对实际测量中获得的高速动车组车轮外形轮廓光截图像进行了校正,定性展示了校正前后的效果.现场试验表明,本文提出的标定算法取得了很好的效果,标定精度达到0.1 mm,满足轮对动态检测需要.     

一种空爆体坐标测量精度的理论分析

基于一种空爆体发光的特性,理论分析了采用CCD探测目标的可行性.由双CCD交会测量原理,推导出空爆体坐标误差的数学模型.为使坐标测量误差最小,经最优化分析运算,提出了一种优化布站.在此布站方式下,仿真了坐标测量误差分布,得到了CCD探测器件帧频选择的依据.为双CCD光电测量系统的研制提供了理论基础.     

基于线阵CCD的自动纠偏控制系统设计

针对柔性片材传输过程中的跑偏现象,设计了一种基于线阵CCD的自动纠偏控制系统。采用线阵CCD可以准确、快速检测出特征标志线的位置,实时驱动电机与滚珠丝杠推进滚筒进行及时、准确的位置纠正。实验证明：所设计的基于线阵CCD的自动纠偏控制系统具有良好的检测精度,可适用于各种需要纠偏的场合。     

基于绿激光图像识别的热态大型锻件长度尺寸测量

设计了一种热态大锻件长度尺寸测量系统,通过对绿激光扫描锻件过程中各时刻图像进行分析,确定锻件的边缘进而测量锻件的尺寸。首先,由伺服电机带动CCD相机和绿激光器在导轨上移动并实时获得锻件的图像和绿激光线的位置信息,运用图像处理判断绿激光线是否在锻件边缘,确定绿激光线移动到锻件两侧边缘的时刻。然后,记录锻件两侧边缘的位置信息,通过两侧的位置信息得出锻件的尺寸。实验结果表明:该系统最大测量误差小于±2 mm,可以满足锻件尺寸测量的需求。     

Helmet-mounted display image quality evaluation system

Helmet-mounted displays (HMDs) provide essential pilotage and fire control imagery information for pilots. To maintain system integrity and readiness, there is a need to develop an image quality evaluation system for HMDs. In earlier work, a framework was proposed for an HMD system called the integrated helmet and display sighting system (IHADSS), used with the U.S. Army's Apache helicopter. This paper describes prototype development and interface design and summarizes bench test findings using three IHADSS helmet display units (HDUs). The prototype consists of hardware (cameras, sensors, image capture/data acquisition cards, battery pack, HDU holder, moveable rack and handle, and computer) and software algorithms for image capture and analysis. Two cameras with different-size apertures are mounted in parallel on a rack facing an HDU holder. A handle allows users to position the HDU in front of the two cameras. The HMD test pattern is then captured. Sensors detect the position of the holder and whether the HDU is angled correctly in relation to the camera. Algorithms detect HDU features captured by the two cameras, including focus, orientation, displacement, field-of-view, and number of grayshades. Bench testing of three field-quality HDUs indicates that the image analysis algorithms are robust and able to detect the desired image features. Suggested future directions include development of a learning algorithm to automatically develop or revise feature specifications as the number of inspection samples increases.     

基于机器视觉的自动插件系统设计与研究

以SCARA机器人、机械夹爪、摄像机CCD为硬件基础,搭建了基于单目视觉的SCARA机器人自动识别和定位插件系统平台,并利用摄像机参数标定和建立的抓取系统参数化模型,将CCD摄像机获取的工件图像坐标信息转化为机器人坐标系下的抓取位置信息。本系统以Visual studio软件为开发平台,利用OpenCV视觉数据库函数进行颜色识别与定位算法开发,经测试,该视觉算法能够实现工件的颜色识别和获取工件的位置信息,并控制机器人夹爪进行目标工件的精确抓取,满足了一般工业生产中抓取工件实时性的要求。     

图像测速法的摄像机标定技术

针对漂浮在空气中或者液体中的粒子的速度测量,提出了一种基于双目视觉的测量方法。采用两个光轴相互垂直的CCD摄像机,分布在测量腔体的左右两侧。结合系统的几何结构特点,两个CCD摄像机分别标定,将标定模型方程转化为多项式形式,利用最小二乘原则获取平面模型标定参数,然后再利用公垂线距离最短原则实现三维坐标测量。实验给出了三维坐标的偏差分布图,证明这是一种实用有效快速的标定方法。     

基于双相机的计算机视觉坐标测量系统

为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD 摄像机和一台电脑组成.在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴向测量误差,从而实现高精度的空间三维坐标测量;实验采用最简的共线三点测头模式搭建测试装置,在测量距离1 500 mm 处各个方向分辨率优于0.2 mm ,与坐标测量机移动对比测量精度达到±0.15 mm .     

基于磁力等效原理的刚性磁悬浮转子系统高精度在线动平衡

针对磁悬浮飞轮转子不平衡振动问题,提出了一种在线动平衡方法。其基于磁轴承控制作用力与转子不平衡离心力之间的等效原理,通过检测磁轴承的控制作用力解算转子不平衡校正质量。设计了零位移控制器,使转子绕几何轴旋转,此时磁轴承的控制作用力与控制电流呈线性关系,通过测量控制电流来准确获得磁轴承的控制作用力。该方法消除了传统方法由动力学模型过度简化带来的误差,尤其适用于强陀螺效应的扁平型刚性磁悬浮转子系统。实验验证了该方法的有效性,对提高磁悬浮转子系统的动平衡精度具有实际意义。     

Characterization and calibration of a CCD detector for light engineering

This paper describes the methodology developed for characterizing a commercial charge-coupled device (CCD) camera as a luminance meter for analyzing lighting systems and especially for measurements in road light plants. Today, several luminance meters based on commercial CCD cameras are on the market. They are very attractive for the lighting engineer: The availability of a high number of closely spaced small detectors (pixels) on a single chip permits analyses almost impossible with a traditional luminance meter. These commercial-industrial CCD cameras are sold at prices lower than scientific grade ones. They are factory equipped with a dedicated filter to reach the correct photopic sensitivity V(/spl lambda/), and they are factory calibrated in luminance SI units. The main counterparts in using these cameras are in the difficulties to define the measurement accuracy and the influence of the environment luminance on the measured values of the framed scene, in the low resolution of their A/D converter (usually 8 or 12 bit), and the higher noise level (usually the CCD chip is not cooled). To reach the measurement accuracy required by lighting norms, it is necessary to characterize metrologically a camera and quantify all the possible external influences which could degrade its performances, in real measurement situations, and which could affect the measurement results. A carefully controlled measurement set up and operating procedure could limit the causes of errors and improve the accuracy of measurements obtained in operating conditions. In this way, the measurement uncertainties might be evaluated completely, and considerations on the results could suggest particular operating practices to limit the causes of error due to measurement setup and environmental conditions.     

仿生复眼测量系统中全景图生成的研究

模仿昆虫复眼结构形状,设计了一种仿生复眼测量系统.该系统由七个CCD摄像机按照复眼最小单元排列组成,利用多个DSP处理板对七路视频信号进行同步处理,模拟实现了复眼的功能.与传统的视觉测量系统相比,该系统具有更宽的视场和更高的运动灵敏度.本文利用改进的相关性方法实现视频图像的拼接,生成全景图,并提出了新的方法,较好地消除了因图像局部不齐和图像灰度不一致带来的人为拼接痕迹.     

轮轨接触状态可视化检测装置研究及试验

为了研究列车高速运行过程中的轮轨接触状态,利用图像测量原理研制了便携式的轮轨接触状态可视化检测装置.通过钢轨内外两侧安装的高速摄像机,同步采集列车高速通过特定测量区域时的轮轨接触图像,再利用图像处理算法获得每个采样位置的轮轨外形轮廓,识别出轮轨异常接触状态,计算测量区域的轮轨接触轨迹.本文介绍了系统测量原理,重点设计了高速摄像机系统的参数,并给出了静态、动态和高速正线试验条件下装置安装可行性和检测性能的验证结果.     

基于MEMS陀螺的低成本捷联惯导系统设计

介绍了一种基于MEMS陀螺和石英挠性加速度计的低成本捷联惯性导航系统的设计与实现方法。给出了惯性测量单元(IMU)的模型方程,并在全温下对IMU的输出进行补偿;采用"四元数"法进行姿态计算,通过坐标变换、积分运算确定载体的速度、位置;对惯测样机进行了60 s的静态测试,结果表明该系统短期准确度满足SINS/GPS组合导航系统需求。     

直升机光电助降系统的双摄影测量算法及实验研究

基于信标的摄影测量定位技术,提出了一种用于光电助降系统的双摄影测量算法.利用两台CCD 摄像机探测直升机两侧各四个信标,建立目标坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系,根据信标、镜头中心和信标像点的共线性得到关于旋转矩阵和平移矢量的线性方程组,由此计算出直升机相对于着降点的位姿.设计了一套直升机光电助降实验系统,使用高性能DSP 系统进行实时图像处理,运用双摄影测量算法实时计算直升机着降引导信息.模拟实验结果表明,在两摄像机距离着降点8～13 m 范围内,光电助降实验系统的距离测量精度达到±5 cm,而角度测量精度达到±3°.     

Particle positioning from charge-coupled device images by the generalized Lorenz-Mie theory and comparison with experiment

Three-dimensional position and velocity information can be extracted by direct analysis of the diffraction patterns of seeding particles in imaging velocimetry with real-time CCD cameras. The generalized Lorenz-Mie theory is shown to yield quantitatively accurate models of particle position, such that it can be deduced from typical experimental particle images with an accuracy of the order of 20 mum and an error of 11 gray levels rms, data obtained by comparison of theoretical and experimental images. Both the theory and an experimental verification of the problem presented here are discussed.     

应用Mar算子实现线阵CCD边缘高分辨率定位

在分析ＣＣＤ成象模型的基础上，提出了应用Ｍａｒｒ边缘检测算子对原始ＣＣＤ数据进行处理，用最小二乘法进行直线拟合，获得亚象元分辨率边缘数据的数值计算方法。仿真计算表明，经过一阶误差校正，该算法可达到优于０．０１象元的定位分辨率。对算法在不同条件下的定位能力进行了讨论，给出了实验结果。     

基于摄影测量的基准尺长度测量系统的调节与误差分析

基准尺作为摄影测量长度基准,其精度直接影响测量结果的准确性,为了保证基准尺长度的测量精度,设计了由气体静压导轨、激光干涉仪、CCD成像系统组成的测量系统。分析了影响测量精度的因素,并对组成基准尺的标志圆成像位置、CCD相机光轴、激光干涉仪、基准尺和CCD成像系统绕自身光轴旋转的调节误差进行了计算分析,用于指导CCD成像系统、激光干涉仪和基准尺的调节。最后应用该系统对基准尺进行多次测量,结果表明基准尺长度测量的标准差可达到1 μm,满足工业摄影测量的要求。     

物像远心成像光路在高精度视觉检测中的应用

本文讨论了一种可实用的物象组合远心成象光学系统和原理，以及相关的ＣＣＤ测量系统。通过在物象远心光路的重合焦点处进行适当的滤波，可以获得视角和放大率在视场各点恒定的光学特性。该方法适合于在一个测量视场的多测量面不重合问题，以及测量对象的相对位置实时变化等视觉测量问题。     

CCD摄象光学系统的优化设计

本文阐述了优化 CCD 摄象光学系统的设计思想。从满足 CCD 摄象系统的测量精度出发,采用优化设计的方法,探索了 CCD 摄象光学系统结构型式及各种性能参数设计的新途径。实践证明,这是设计 CCD 摄象光学系统的一种经济、有效的方法。     

投影机镜头的MTF实时检测系统

目前还没有标准的方法来检测投影机镜头的MTF,为此我们提出了一种基于图像分析的投影机镜头MTF实时测试系统.本系统使用CCD作为成像接收器,采用基于图像分析的方法,通过分析单个像素成像同时获得投影镜头子午和弧矢两个方向上的调制传递函数(MTF).阐述了整个测试系统的构造及理论框架,着重分析了系统参数标定的重要性以及如何正确地进行系统参数标定;全面分析了影响测试结果的因素以及如何正确快速地修正噪声的影响.检测了质量合格与质量不合格的投影机镜头,并将结果同设计值的进行比较,实验结果表明了本系统及其处理方法的有效性.