基于CCD的激光测距机光轴平行性检测

提出了一种利用CCD器件检测激光测距机光轴平行性的方法,利用CCD和图像采集卡组成的图像采集系统对激光测距机瞄准系统十字分划像和发射的激光光斑进行采集,通过图像处理技术对采集到的图像进行处理,并确定激光光斑中心和十字分划中心坐标,即可获得激光测距机的光轴平行性误差.该方法能够实时、定量地检测光轴偏差,检测精度高,操作简单,有效地解决了传统方法只能定性地估算误差,人眼主观判断误差较大等问题.     

固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术

基于漫透射CCD成像法原理,建立了固体激光瞬时光斑时空分布测量系统。开展了该测量方法的可行性验证实验,能够精确地获得激光远场光斑图像,并运用Matlab软件对测量数据进行处理,得到激光远场光斑半径、光束质量、质心位置、光轴抖动、光强分布以及平均功率密度等参数。实验结果表明:利用漫透射CCD成像法测量固体激光远场瞬时光斑时空分布是可行的,测试系统采集频率可达120 Hz。该方法具有高分辨率、高帧频、低成本、使用方便的突出优点,能同时实现激光强度分布和功率的测量,测量功率误差小于2%。     

激光目标指示器系统

本发明介绍的激光目标指示器系统,用点光源和聚焦光学系统,可以准确校准激光发射光轴与视频成象传感器光轴.在调校时,外部接收中断.系统跟踪装置测出传感器上图象的x和y偏差.转动传感器以扫描预定的连续角度位置.电子控制和计算系统根据连续误差数据,在x和y方向扫描校正信号,以使图象中心与相应于这一转动轴的图象不变点相重合成为可能.     

多光谱多光轴设备光轴平行性测量装置研制

多光谱多光轴设备光轴平行性校准装置用于多传感器小型光电测量设备中各探测单元探测光轴平行性的标定和测量,同时具有提供无穷远目标的功能。本文所研制的多光谱多光轴设备校准装置采用卡塞格林反射式平行光管结构,有效通光口径φ350mm,可对可见光系统、中波红外系统、长波红外系统及激光测距系统进行光轴平行性的测量,测量精度优于5″。     

低照度双目立体显著目标距离测定方法与实现

针对位置已固定的双目立体装置,提出了一种基于非平行模式测距原理的双目系统光轴-光心参数标定方法,减小了光轴-光心位置误测量带来的测距误差;为解决低照度下双目立体视觉中存在的立体匹配误匹配点多、目标识别度低的问题,采取了最大熵法结合整体光强变化的阈值选取方法提取显著目标,提高了目标识别率,搭建了显著目标测距系统.结果表明:采用文中的系统标定与阈值选取方法的双目立体视觉装置在低照度下具有较高的测距精度及目标识别率.     

激光制导武器目标光斑检测系统设计与实现

为了实现激光制导武器目标光斑检测系统对远距离的来袭激光光斑的捕获与定位,采用机器视觉检测技术设计并实现全数字化、实时、高精度的激光检测系统。系统针对CMOS探测器采集到的激光光斑图像,采用硬件实现改进的快速二维中值滤波算法进行图像滤波处理,最大类间方差算法进行灰度图像阈值分割,灰度重心法进行中心提取,实现了精确中心定位。实验验证和误差分析表明,该系统具有很强的抗干扰性及精确的坐标定位,坐标误差在1mm以内。     

基于PSD的非均匀激光光斑中心定位研究

激光光斑中心定位是光学检测中的关键技术,大量应用在光学通信ATP系统、光路自准直控制系统、光学非接触位移角度测量系统中。针对传统电荷耦合器件(CCD)检测方法无法精准定位非均匀、非理想圆激光光斑的问题,提出一种基于位置敏感探测器(PSD)的旋转激光光斑中心检测的新方法。该方法依据PSD能够连续检测光敏面上光斑重心位置的工作原理,设计了一种定轴心旋转且角度可控的激光实验装置,通过对该装置投射到光敏面上的光斑重心的轨迹探测,经Kasa算法处理后得到光斑的中心位置,相较于CCD无需进行图像处理。实验中搭建了PSD光斑中心检测系统,并对旋转的激光光斑模式进行了分析。结果表明,激光光斑中心定位模型的线性度为-1.036、位置分辨率为0.1 μm,精确定位了光斑中心的移动轨迹。该方法为非均匀光斑的实时高精度定位提供了一种新思路。     

多光轴平行度检测设备的检测误差分析

介绍了一种室内工作的光轴平行度检测设备,重点探讨了设备的激光光斑质心位置计算误差．对其主要构成、系统光强信噪比、靶板与CCD像面夹角测量误差、光学系统成像误差、像元能量质心误差、激光光斑灰度量化误差等进行了分析研究,通过实例．求得了激光光斑质心计算误差值．在分析了该检测设备主要误差的基础上给出了系统误差的计算公式和计算结果     

线阵多传感器光轴平行度检校系统研究

多传感器光轴平行度检校是保证线阵主被动成像载荷高精度获取地物多源数据的重要环节.设计了一种适用于该类型载荷的光轴平行度检校系统.该系统基于大口径平行光管结合辅助激光光源的方法,利用图像采集系统获得光斑中心以实现多元线阵激光收发光轴对准;同时,使用可见光线光源引出激光光轴,最终完成线阵可见光光轴与激光光轴之间的平行度检校.该系统能够实现多线阵传感器的主动探测收发光轴及主被动光轴的平行度检校,具有良好的通用性和可扩展性.     

基于双曲面折反射相机的柱面全景立体成像

为满足机器人导航、视频监视和场景建模等领域实时获取全景深度信息的需要,提出了一种利用2个双曲面折反射相机同轴放置实现全景立体成像的方法,并推导了这种全景立体视觉系统的深度计算公式。为了简化全景立体图像对的匹配和深度计算,建立了满足针孔成像模型的虚拟柱面相机,使通常的双目视觉算法适用于柱面全景图像对的深度信息提取。建立了全景立体成像实验装置,提取出了反映场景深度信息的360°柱面全景浓密视差图。     

利用立体视觉的线结构光参数标定

准确标定系统参数是利用线结构光进行高精度测量的前提,文中提出了一种基于双目立体视觉的线结构光参数标定算法,以期达到在工业现场进行高精度、强鲁棒性标定的目的。算法首先采用Tsai两步法标定摄像机内参数和双目相机坐标系间的刚体变换,然后利用立体视觉极线约束条件匹配双目激光条纹点,并将其重构到三维空间以进行光平面标定。相对于...     

全景立体成像技术浅述

大视场场景的立体感知和重现的需求,推动了全景立体成像技术的产生。而折反射全景立体成像具有360°大视场、实时成像、结构和几何计算简单、成本低等特点,近年来发展较快。首先介绍了已有的全景立体成像技术和方法、全景图像映射的三种模型,重点介绍了折反射全景立体成像的基本原理、反射镜类型及其各自特点、图像映射展开原理、典型的折反射全景立体成像装置类型等内容,最后强调了折反射全景立体成像技术中一些关键环节处理方法。     

头盔式双目微光夜视仪研制

介绍了头盔式双目激光助视/微光夜视仪的设计,它是由激光助视系统,特种光学镜头,高性能微光像增强器组成的主被合一的新型激光夜视仪器.与以往的国内的夜视眼镜相比,它以非球面物镜以及助视功能为特色,以双管高性能超二代像增强器为核心,参照了国外的最新的头盔微光夜视仪的光学系统数据,灵敏度高,图像清晰,并适于头戴和手持两用,其探测阈值延伸到10-3lx以下,改变了目前大多数的微光夜视仪器固有的缺陷,使得在任何恶劣的条件下也可以正常工作.     

基于四象限探测器的互瞄技术研究

空间位置传感中互瞄精度是影响全景立体相机和 激光雷达联合标定的主要因素,针对目前通用的望远镜互瞄十字丝法 精度瞄准过程繁 琐及操作难度大等问题,提出了利用激光器和四象限光电探测器实现两台仪器间互瞄的 新方法。在两台需要互瞄的仪器 设备上分别安装一个激光发射器、四象限探测器及粗瞄器,通过粗瞄使激光光束照射到 四象限探测器光敏面上, 根据四象限探测器4个象限电压输出得到光斑中心相对于光敏面中心的偏移量,通过适当调 整仪器位置姿态实现互 瞄对准。仿真分析和实验结果表明,四象限探测器的对准精度可满足仪器间互瞄的要求,相 比于望远镜互瞄十字丝法操作简便,为联合标定提出了一种新思路。     

基于双目视觉和散斑投射的快速形貌测量

针对现有三维扫描设备存在的体积较大,测量速度较慢以及对环境光照敏感等问题,利用双目立体视觉和散斑结构光,开发了一种小型的形貌测量装置。首先对该装置的投射模块,硬件结构进行了设计,其次对涉及到的主要算法,采用数字图像相关法进行像点坐标匹配进行了研究,最后对系统的测量效果和精度进行了初步验证。实验表明,对于单幅点云,该扫描装置测量过程迅速,数据采集可在2 ms内完成。并且在保证生成点的数目较多的同时,精度可达到0.1 mm。因此,本文提出的小型散斑投射装置可在确保测量精度的前提下,实现工件的快速测量。     

面向机器视觉测量的液体透镜调焦系统标定方法

高性能光学成像器件是机器视觉测量的重要基础,液体透镜作为一种结构紧凑的快速电控调焦器件,在机器视觉测量领域中具有明确的应用前景。针对液体透镜调焦器件在视觉测量中性能易受环境干扰、系统内参难以准确标定的问题开展研究。首先,构建了基于Optotune液体透镜器件的机器视觉测量系统,分析了液体透镜器件电控调焦工作机理,提出了调焦系统的电流-焦距数学模型,研究了影响液体透镜调焦系统参数的温度、重力因素作用机理,分别提出了温度-焦距、重力-主点位置影响量传递与补偿数学模型;然后,将上述各系统模型与针孔相机成像模型相结合,提出了液体透镜调焦系统的函数化内参表达式,设计了求取表达式全部系数的标定装置与标定流程,并进行了系统内参标定实验,验证了文中内参标定方法的可行性;最后,利用标定所得的内参对边长30 mm的棋盘格靶标进行了测量实验,通过尺寸测量精度反映内参标定精度。实验结果表明,文中方法能够得到比现有插值法更准确的内参标定结果,其中图像角点空间映射位置误差均值为0.10 mm,棋盘格边长测量结果最大相对误差为0.68%,两项误差比插值法所得内参的测量结果分别减小了27.2%和54.4%。     

多角度偏振探测仪的相对辐射校正方法研究

相对辐射校正是实现多角度偏振探测仪全视场高精度辐射定标的关键技术之一。提出了一种高精度自动化的相对辐射校正方法,采用15×15个分视场扫描测量的方式,通过高精度大型二维转台和大口径积分球参考光源实现全视场的辐射响应测量;模拟在轨工作模式,规范了数据采集流程,编写数据采集软件实现了辐射响应图像数据获取;设计数据图像拼接算法和相关的数据处理方法,完成了相对辐射校正的数据处理和精度分析。数据比对分析和精度分析结果表明相对辐射校正精度在0.5%~0.8%之内。     

基于大景深三维扫描仪的机器人"手-眼"标定

针对机器人视觉对便携式三维扫描系统的大景深要求,利用Scheimpflug条件对像平面进行偏转,扩大了扫描系统的景深,并采用了一种将系统整个景深范围分段及进行分段校准的方法,提高了大景深三维扫描系统的测量精度;利用半径已知的球体作为参照工具,提出了一种新的机器人视觉“手-眼”关系标定方法,将姿态关系Rs与位置关系Ts解耦,使用线激光与球体的交线拟合圆恢复球心以及扫描球面拟合球心的方法,分别标定了扫描系统与机器人的旋转和平移关系,从而使机器人能够与扫描仪一起完成扫描任务,扫描精度可以达到0．2mm。实验结果表明,该方法具有精度高及稳定性好的特点。     

新型机器人视觉系统准直相干光束的获取

论述了一种新型的机器人视觉系统所用激光准直光束的获取方法，分析了半导体激光束的像散椭圆高斯光束特性，设计了光束准直系统的光学结构，利用光斑法对准直度进行了检验。实验证明利用这种方法获取的直光束符合该视觉系统的要求。