激光三角法测距传感器的参数优化

为了使激光三角测距传感器适应漫反射较弱的光滑被测表面,提高测量精度,分析了工作角取值对漫反射光采集的影响,以及成像系统参考点处垂轴放大率与光学分辨率的关系,对传感器的结构参数进行了优化.实验结果表明:对于表面粗糙度Ra小于0.8μm的被测面,工作角取值不应大于40°以保证成像质量;在成像良好的情况下,参考点的垂轴放大率越大,系统测量精度越高,实验系统在60 mm工作距下测量误差小于5μm.     

一种双目视觉传感器结构参数设计方法

依据三角法建立了对称式双目视觉传感器参数模型,通过对此模型坐标测量误差及传感器各参数误差传递函数的分析,研究了双目视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响关系特性,给出了双目视觉传感器结构参数的设计原则与方法步骤。     

一种高精度单点激光三角测距方法

在非接触测量技术中,单点激光三角法测距以设备简单和具有较高的精度得到广泛应用;但用于成像系统的CCD镜头都有不同程度的畸变,为满足亚毫米精度的高精度测量,提出了实验标定法;首先对光学镜头的畸变参数进行标定,并用标定出来的畸变参数对畸变图像进行校正,然后对图像进行滤波和采用亚像素定位技术检测激光光斑中心,最后用逐段折线逼近法标定出空间目标点与目标像点的非线性关系,并详细分析了激光三角法的测距精度;实验表明,提出的测距方法能够达到亚毫米高精度,测量的均方根误差为24.9μm.     

立体视觉传感器优化设计技术研究

依据几何成像原理建立了对称式立体视觉传感器的参数模型,通过对此模型坐标测量误差及传感器各参数误差传递函数的分析,研究了立体视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响关系特性,分析了有效视场、坐标测量精度和传感器结构参数之间的关系,给出了立体视觉传感器结构参数的设计原则与方法步骤,对立体视觉传感器的结构进行了优化设计,对比了传统结构和新式结构的优缺点,并在文章最后介绍了实际应用以及达到的精度.     

基于叠加级联长周期光纤光栅的温度和应变传感的理论分析

设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案，该方案结构小巧、成本低、制作简单。方案在同一段光纤上重叠写入周期为的两个子栅，构成了叠加型级联长周期光纤光栅，这种叠栅的透射谱稳定可控，避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷。通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系，仿真表明：在给定参数下，光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高，选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高。利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵，并对矩阵进行了摄动分析，结果表明得到的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低，有效提高了传感器的抗扰性，减小了测量误差对测量精度的影响。     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围.由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性...     

双目立体全景视觉传感器的三维测量精度的研究

从全方位视觉传感器ODVS( Omni-Directional Vision Sensor)的成像原理出发,指出双目立体全方位视觉传感器BOD-VS (Binocular stereo Omni- Directional Vision Sensor)的测量精度受基线距、测量距离和摄像机采集图像量化精度的影响;在同等条件下,证明了BODVS测量精度与基线距成正比、与测量距离平方成反比;为了便于进一步分析影响BODVS测量精度的因素,提出了一种ODVS的标定方法,并使用标定结果,在BODVS的基线距分别为62. 198 cm、82. 198 cm和102.198cm下,通过测距实验验证了上述结论.     

无线应变测量节点的精度与功耗综合分析

在无线传感器网络中,一般采用电池供电,如何取得精度和功耗的平衡十分重要。应变片功耗与其他传感器相比大得多,直接决定无线节点总功耗。系统设计时,不但要考虑电路参数和器件噪声对精度的影响,功耗分析也很必要。从无线节点整体框架出发,系统分析了模拟和数字电路中精度和功耗的影响机理,建立了完整的理论模型。精度和功耗同时受电桥电压影响,电桥电压越高,精度越高,但功耗也越大,精度与功耗相互制约。以电桥电压和器件参数为影响因素,提出了在保证测量精度的同时,减小电路功耗的方法。在设计无线应变测量节点时,该研究可以为实现系统精度和功耗的平衡提供理论指导。     

融合道路图像关键信息的车距视觉测量方法

提出了一种融合道路图像关键信息的纵向车距视觉测量方法,在道路成像平面内建立了基于车道平面约束的视觉测距模型,运用边界约束Hough变换采集两侧道路标识线的斜率、聚点坐标以及车道宽度信息,自动求解视觉传感器的高度及俯仰角等测距参数。选取双通道Gabor滤波器提取目标车辆的5尺度8方向特征样本,联合AdaBoost分类器与级联Cascade筛选有效特征,快速精确提取目标特征点的坐标参数。实验结果表明,视觉测量值与实测值的绝对误差平均值为1.37 m,相对误差平均值为2.38%,测距平均耗时32 ms,与传统测距方法相比较,测量精度和实时性均得到了提高,适合于汽车主动防撞安全系统中应用。     

移动机器人多传感器测距系统研究与设计

设计了多传感器测距系统的硬件电路和相应的软件,采用高速运放和高速比较器减小信号传输延时,用双比较器整形电路消除回波前沿时间误差,利用FPGA进行高速计时,对声速进行温度补偿,并对其盲区采用红外线测距传感器和碰撞开关进行弥补,提高超声波测距精度.实验表明,在近距离测量范围内,该超声波测距方法可以达到毫米级.这种测量系统可以满足机器人避障与定位的实际需要.     

Localization algorithm using a virtual label for a mobile robot in indoor and outdoor environments

Scanning laser range sensors provide range data consisting of a set of point measurements. The laser sensor URG-04LX has a distance range of approximately 0.02–4 m and a scanning angle range of 240°. Usually, such an image range is acquired from one viewpoint by “moving” the laser beam using rotating mirrors/prisms. The orientation of the laser beam can easily be measured and converted into the coordinates of the image. This article conducts localization using virtual labels with data about distances in the environment obtained from 2D distance laser sensors. This method puts virtual labels on special features and points which are along the mobile robot’s path. The current location is calculated by combining the virtual label and the range image of the laser range finder.     

大气激光通信中的光斑特性模拟和验证

根据空-地大气激光通信信道的特性,基于惠更斯-菲涅耳原理,应用夫琅禾费圆孔衍射的算法,对光波强度和光斑图像在光束截面内的分布进行分析及计算,研究了传输距离、发射孔径、激光波长以及湍流结构常数等对光斑形状及光强分布的影响。利用对数正态分布建立了大气湍流信道模型,通过对不同传输距离条件下光斑上不同点的光强分布进行计算统计和仿真分析,实验和仿真结果表明：光斑的光强分布图样服从贝塞尔分布。因此,在相同的大气湍流条件下,选择较长波长激光和较大孔径的发射器,可以有效降低光强闪烁引起的衰减,从而提高大气激光的通信质量。     

激光测距雷达距离图障碍物实时检测算法研究及误差分析

本文在首先阐述陆自 主车中利用激光测距成像雷达获得取的距离图实时检测障碍的坐标变换法的基础上，着重深入研究了雷达垂直扫描中心角的误差与自主车３个姿态角的误差及激光测距成像雷达多义性间距对障碍物检测结果的影响。     

一种基于Hausdorff 度量的多传感器图像配准方法

描述了一种基于Hausdorff 度量的合成孔径雷达和光学图像配准方法。首先用基于低帽滤波的方法提取待配准图像的闭合轮廓。然后对较长的轮廓进行Hausdorff 度量初匹配, 并对初匹配的结果使用轮廓中心的相对距离比直方图聚束检测法进行一致性检测。最后, 在得到正确的闭合轮廓对后, 使用最小二乘法计算图像的变换参数。考虑到雷达图像的相干斑噪声以及多传感器图像成像时间造成的变形, 多传感器图像提取的轮廓会有一定的差别。而Hausdorff 度量对误差有很好的容忍性, 因此本方法可以对多传感器图像进行配准。     

关节轴角先验对3维人体重建结果的影响

目的 3维人体重建的目标在于建立真实可靠的3维人体模型。但目前基于SMPL（skinned multi-person linear model）模型重建3维人体的实验和一些公开数据集中，常常会出现预测的姿势角度值不符合真实人体关节角度规则的现象。针对这一问题，本文提出设置关节旋转角值域，使得重建的结果真实性更强、更符合人体关节机械结构。方法 根据人体关节的联接结构将各个关节的运动进行划分。根据划分结果计算关节运动自由度，并结合实际情况提出基于SMPL模型的关节旋转值域。提出一个简单的重建方法来验证值域分析的正确性。结果 使用3维人体数据集UP-3D进行相关实验，并对比以往直接根据学习结果生成重建模型的数据。在使用轴角作为损失参数的情况下，重建精度提高显著，平均误差降低15.1%。在使用所有损失函数后，平均误差比直接根据预测值生成重建模型的两段式重建方法降低7.0%。重建结果与UP-3D数据集进行真实性对比有显著的关节联动性效果。结论 本文提出的关节旋转角值域设置对基于SMPL模型进行3维人体重建的方法在进行关节点旋转角回归的过程中起到了很大作用，重建的模型也更符合人体关节运动联动性。     

一种基于混沌的图像置乱算法

本文提出了一种新的基于混沌系统的数字图像置乱算法,并将其应用于图像加密.该算法用Logistic映射产生的混沌序列值,离散化后构造出对换规则矩阵和横向、纵向移动量矩阵,通过遍历图像中的每个像素点,根据规则和图像中的另一像素点进行对换置乱.实验结果分析表明,该算法具有很好的置乱效果,有较好的加密效率和安全性.     

基于力场分析的主动轮廓模型

传统Snake模型存在的缺点是，其初始轮廓必须靠近图像中感兴趣目标的真实边缘，否则会得到错误结果，且由于Snake模型的非凸性，结果不能进入感兴趣目标的深凹部分，很容易陷入局部极小点，由此该文提出一种基于力场分析的主动轮廓模型，详细分析了基于欧氏距离变换的距离势能力场分布，归纳出感兴趣目标上真轮廓点与假轮廓点的判别标准，建立了由曲线能量到最终结果的有效方法，避免了Snake陷入局部极小点，实验结果表明，该模型具有较大的捕获区域，能够进入感兴趣目标的深凹部分，准确提取感兴趣目标的轮廓，与GVF Snake模型相比，该模型具有很小的计算量。     

Preferred viewing distance and screen angle of electronic paper displays

This study explored the viewing distance and screen angle for electronic paper (E-Paper) displays under various light sources, ambient illuminations, and character sizes. Data analysis showed that the mean viewing distance and screen angle were 495 mm and 123.7 degrees. The mean viewing distances for Kolin Chlorestic Liquid Crystal display was 500 mm, significantly longer than Sony electronic ink display, 491 mm. Screen angle for Kolin was 127.4 degrees, significantly greater than that of Sony, 120.0 degrees. Various light sources revealed no significant effect on viewing distances; nevertheless, they showed significant effect on screen angles. The screen angle for sunlight lamp (D65) was similar to that of fluorescent lamp (TL84), but greater than that of tungsten lamp (F). Ambient illumination and E-paper type had significant effects on viewing distance and screen angle. The higher the ambient illumination was, the longer the viewing distance and the lesser the screen angle. Character size had significant effect on viewing distances: the larger the character size, the longer the viewing distance. The results of this study indicated that the viewing distance for E-Paper was similar to that of visual display terminal (VDT) at around 500 mm, but greater than normal paper at about 360 mm. The mean screen angle was around 123.7 degrees, which in terms of viewing angle is 29.5 degrees below horizontal eye level. This result is similar to the general suggested viewing angle between 20 degrees and 50 degrees below the horizontal line of sight.     

基于分块互信息的图像配准

针对传统互信息缺乏利用空间信息而容易导致误配的缺点,提出了基于分块互信息的多模图像配准方法,并运用于可见光与红外图像之间的配准。该方法首先将可见光与红外图像分块,求得每个可见光与红外图像块对的互信息,并由块对中可见光与红外图像的质心间的距离为参数,确定块对的配准系数,求得每个块对的互信息与配准系数的乘积的和,定义为分块互信息,并以此为配准准则。实验表明,该方法运用与可见光与红外光配准,在配准精度上优于传统互信息方法。     

长时序高光谱图像清晰度影响因素分析

目的 清晰度是评价对地观测成像仪影像数据质量的典型指标之一,可以反映成像仪对地物边缘变化的敏锐程度。已有的对地观测成像仪在轨测试及图像质量评价方法研究中,往往关注遥感影像清晰度是否达标,或监测其变化趋势,未对清晰度变化影响因素进行深入探讨。针对这一问题,本文主要对长时间序列的成像仪成像清晰度的变化以及影响因素进行探讨。方法 以天宫一号高光谱成像仪短波红外谱段0级数据作为研究对象,首先利用改进的基于边缘检测的清晰度算法计算出影像的清晰度,其次将各影像数据对应的成像仪工程参数进行筛选,然后利用Apriori算法对长时间序列高光谱影像的清晰度与成像时刻的工程参数进行关联规则挖掘,利用最小支持度阈值和最小置信度阈值筛选出强关联规则,并附加提升度和余弦对强关联规则进行验证,最后结合3维散点图对影响清晰度的主要因素进行定量分析。结果 经大量测试数据表明,天宫一号高光谱成像仪短波红外谱段影像清晰度较好,影响清晰度的主要因素有太阳高度角、拍摄积分时间以及平台稳定性(包括俯仰角、偏航角和滚动角的稳定性)。太阳高度角与图像清晰度呈正相关关系,即当太阳高度角大于65°时,影像清晰度较高,当太阳高度角小于30°时,影像清晰度较低;平台稳定性与图像清晰度呈正相关关系,即当太阳高度角大于30°且小于65°时,平台稳定性高倾向于得到清晰度较高的图像,平台稳定性低倾向于得到清晰度较低的图像;拍摄积分时间与图像清晰度呈负相关关系。结论 基于关联规则挖掘的长时序高光谱图像清晰度影响因素分析方法是一种有效的分析方法,可以挖掘出与影像清晰度强关联的工程参数。后续可扩大工程参数范围,利用此分析方法进一步研究遥感图像其他指标与工程参数的关联关系。