用于MEMS传感器批量制造的微装配系统

手工操作限制了MEMS传感器的批量生产.为了降低生产成本,同时提高传感器的产品质量,研制了柔性自动阳极键合系统.该系统包括一系列功能模块,包括精密定位系统、显微视觉子系统、柔性微操作手、加热系统、键合夹具、物流系统以及其它的附属系统.通过模块重构和调整,可实现不同尺寸规格传感器的键合.基于显微视觉以及微装配系统的特性,提出了基于小波变换的自动调焦清晰度评价函数,同时提出了基于改进史密斯预估器的用于克服视觉延迟的伺服控制结构.集成一维微力传感器的微操作手可实现高精度和无损操作.为了实现自动化操作,开发了包括任务规划和实时控制功能的控制系统.试验验证了该系统的自动键合功能.     

MEMS压力传感器批量组装设备的研制

针对当前MEMS产业化推进过程中的小批量的发展现状,研究面向批量组装的MEMS微操作实用化系统具有重要实际价值.针对MEMS高温压力传感器产业化发展过程中的批量化键合工艺需求,从分析压力传感器键合工艺入手,研究批量组装关键技术,最后进行系统集成研制MEMS压力传感器批量组装设备.批量组装实验表明该系统可实现典型MEMS传感器批量组装,对MEMS产业化发展具有重要意义.     

Hybrid MEMS optical scanner for volumetric 3‐D displays

Abstract— A fabrication technique and characteristics of high‐power‐handling microelectromechanical systems (MEMS) optical scanners for laser 3‐D volumetric‐image display application is reported. The MEMS scanner is designed to control the reflection of high‐power YAG‐laser beam by using the optomechanical combination of a dielectric‐film‐coated mirror cube and an electrostatic‐MEMS‐scanner platform. These hybrid‐type MEMS optical scanners have a stroke of about 20° at resonant frequencies of 600 Hz when a 45‐V pulse voltage is applied.     

一种获取物体3维信息的多轴机器人激光扫描系统

针对机器人工作范围有限引起扫描范围小的问题,建立了一种由机器人?便携式线激光3维扫描仪以及旋转平台构成的多轴激光扫描系统。利用半径已知的球体作为参照工具,机器人手持便携式扫描仪对球体进行扫描,精确标定了便携式扫描仪与机器人的方位关系。同时,提出了一种标定转台中心轴线的方法,该方法利用旋转平台上的参考球,在两个不同高度的旋转圆心精确标定出了转轴的方位。实验结果表明,该多轴激光扫描系统可以多角度、多方位对大尺寸物体进行扫描,并有着稳定、灵活以及精度高的特点。     

3D打印启发下的模型实例化优化研究综述

3D打印技术作为一种新型的快速成型技术,为三维模型实例化制造带来了很大的便利,同时也给数字几何处理带来了新的挑战.为了能够通过更加快速、廉价的方式打印出实现了某些特定功能的实例化模型,分别从模型设计和打印2个阶段对3D打印启发下的模型实例化优化研究进行概述.希望能够使读者对这方面的研究热点以及进展有基本了解,并有所启发.     

地震勘探用三维MEMS加速度传感器的研究

以MEMS加速度传感器为基础的新型数字地震检波器是地震勘探所用仪器的发展方向之一。介绍了一种三维MEMS加速度检波器结构,这有别于传统三分量MEMS传感器通过用3只MEMS加速度传感器按正交直角组装。并通过PSpice软件对其进行了整体仿真,仿真结果表明其阶跃响应和正弦响应基本和理论分析的结果吻合。     

基于MEMS 传感器和Unity3D 的人体运动捕获系统

随着人机交互技术的发展,人与计算机之间自然、多模态交互将成为人与计算机 之间交互的主要方式,而这首先需要计算机可以正确地理解和捕捉人的行为特征,运动捕获技 术正是在这种背景下提出来。通过运动捕获技术,计算机可以理解人体动作,用户就可以通过 体态、方位、手势和表情等模态向计算机发出指令、传达信息等,因此运动捕获是新一代人机 交互中的关键技术之一。目前基于MEMS 惯性传感器的动作捕获研究主要针对动漫和电影制 作,价格昂贵;随着传感器的集成度变高,价格逐渐降低带来了新的系统设计需求。在原有动 作捕获技术基础上,设计并实现一种普适性更好的人体动作捕获系统原型,原型系统实现了基 于惯性传感节点的人体运动信息的采集与融合、节点与汇聚节点的数据传输、虚拟人体模型实 时动作呈现程序;实现了从数据测量到采集,再到模拟呈现的全过程。     

Camera Calibration for 3D Color Scanning System Using Virtual 3D Model

Instead of traditionally using a 3D physical model with many control points on it, a calibration plate with printed chess grid and movable along its normal direction is implemented to provide large area 3D control points with variable Z values. Experiments show that the approach presented is effective for reconstructing 3D color objects in computer vision system.     

由二维正投影重建三维实体算法的评述

近二十年来，由二维正投影视图重建三维实体已成为计算机视觉和ＣＡＤ／ＣＡＭ两个不同领域共同关心的一个研究课题。本文综述了１９７３－１９９１期间发表的１４种算法。文中评述了诸算法的特点，并给出了一个汇总表。     

一种光电混合型专家系统专用机OEHCES

本文基于在传统计算机上难以开发实时高效专家系统的事实,提出了一种比较容易实现的光电混合型专家系统专用机ＯＥＨＣＥＳ。 ＯＥＨＣＥＳ主要由主控机,知识库及光匹配器组成,并利用一种改进的知识表示法和光匹配器,部分解决在传统计算机中知识匹配速度慢的问题。     

混合视觉系统中共同视场的确定与3维重建方法

利用一个单目摄像机和一个全景摄像机搭建了相应的混合视觉系统,通过分析两者的对极几何关系,提出该系统共同视场的确定方法.在此基础上完成共同视场中场景SIFT特征的提取,并以SIFT描述器向量之间的夹角为约束条件进行特征点间的初次匹配,然后利用外极线约束消除初次匹配中的误匹配,从而获得正确的特征匹配关系,由此完成局部场景的...     

基于几何与图像混合绘制中的快速WARP变换算法研究

基于几何与图像的混合绘制中，3D Warp算法以严格的数学变换为基础，从而能够保证准确的投影关系，但该算法在实时绘制阶段需进行大量的数学运算，故其时间复杂度较高，该文提出了一种新的快速Warp变换算法，算法以3D Warp算法为基础，采用了崭新的投影过程，从而使时间复杂度较3D Warp算法有较大幅度的下降（降低约7．51倍）。同时，该算法是一种流水结构，能够有效利用现有的加速硬件，而无需改变图形硬件的体系结构。     

一种基于场景图分割的混合式多视图三维重建方法

针对大范围三维重建, 重建效率较低和重建稳定性、精度差等问题, 提出了一种基于场景图分割的大范围混合式多视图三维重建方法.该方法首先使用多层次加权核K均值算法进行场景图分割; 然后,分别对每个子场景图进行混合式重建, 生成对应的子模型, 通过场景图分割、混合式重建和局部优化等方法提高重建效率、降低计算资源消耗, 并综合采用强化的最佳影像选择标准、稳健的三角测量方法和迭代优化等策略, 提高重建精度和稳健性; 最后, 对所有子模型进行合并, 完成大范围三维重建.分别使用互联网收集数据和无人机航拍数据进行了验证, 并与1DSFM、HSFM算法在计算精度和计算效率等方面进行了比较.实验结果表明, 本文算法大大提高了计算效率、计算精度, 能充分保证重建模型的完整性, 并具备单机大范围场景三维重建能力.     

A design methodology for fully integrated MEMS and NEMS Pierce oscillators

This work proposes a generic methodology to evaluate the feasibility of designing a Pierce oscillator based on a micro or nanoresonator fabricated with any given CMOS technology and with the constraint of using only one single active transistor. Both the design and the transimpedance gain of the electronics are analytically determined for resonators with capacitive or resistive detection. This approach is applied and validated in the case of (a) an electrostatically actuated clamped-clamped beam resonator using a capacitive transduction, and (b) a piezoresistive crossbeam, both based on a standard 0.13 μm CMOS technology.     

双目视觉测量系统的标定及3维测量

针对结构光形位公差视觉测量系统,提出了一阶径向畸变的摄像机成像模型和标定方法,并对传统的直接线性变换(DLT变换)标定算法做了些改进。即先针对没有畸变的线性模型,利用传统的标定算法,解线性超定方程组求解摄像机的全部参数,再针对引入一阶径向畸变的成像模型,以线性模型的参数为初值,通过非线性迭代优化摄像机的图像中心,等效焦距,倾斜因子,畸变系数等内部参数。实验结果表明,该方法无需预标定,精度适中,是相对简单实用的标定方法。     

一种基于主动视觉的三维结构恢复和直接欧氏重建算法

利用三正交平移运动, 提出了一种三维结构恢复和直接欧氏重建新算法. 算法仅需利用主动视觉平台控制相机作一组三正交平移运动, 然后通过图像对应点和平移运动的距离就可以恢复平面结构信息和进行欧氏重建. 并且无需假定相机畸变因子为零. 算法计算过程中无需求解相机的内参数, 也无需进行分层重构, 它是一种直接的欧氏重建算法, 避免了传统算法中的相机标定、仿射重建等两大难题, 并且计算过程完全线性化, 简单实用. 最后用模拟实验和真实图像实验对算法进行验证, 实验结果表明了算法的有效性和准确性.     

A Computer Vision Method for 3D Reconstruction of Curves-Marked Free-Form Surfaces

Visual method is now broadly used in reverse engineering for 3D reconstruction. The traditional computer vision methods are feature-based, i.e., they require that the objects must reveal features owing to geometry or textures. For textureless free-form surfaces, dense feature points are added artificially. In this paper, a new method is put forward combining computer vision with CAGD. The surface is subdivided into N-side Gregory patches using marked curves, and a stereo algorithm is used to reconstruct the curves. Then, the cross boundary tangent vector is computed through reflectance analysis. At last, the whole surface can be reconstructed by jointing these patches with 1Gcontinuity.     

基于立体视觉的水下三维测量系统研究

随着我国海洋战略的提出,对于海洋观测技术和装备的需求日趋迫切。针对现有水下成像系统无法实现精确三维测量这一难题,该文提出了一种基于双目立体视觉原理的水下三维测量系统研究方法,并对其可行性进行了验证。针对水下成像过程存在的水体界面折射问题,该文提出了相应的相机成像模型及系统参数标定方法,建立了防水深度达 30 m 的双目水下测量及照明装置,并在水池、近海条件下进行了实地测试。实验结果显示,在水体条件较好的情况下,系统观测距离可达 8 m 以上,有效测量距离为 0.5～4.5 m,在 0.5 m 和 4.5 m 距离处的测量误差分别为 2 mm 和 20 mm。实验验证了 水下双目成像模型、立体标定、测量模型等方法的有效性和精确性,可为水下检修作业等海洋工程行业提供一种有效的三维测量技术手段。     

Two‐stage 3D model‐based UAV pose estimation: A comparison of methods for optimization

Particle Filters (PFs) have been successfully used in three‐dimensional (3D) model‐based pose estimation. Typically, these filters depend on the computation of importance weights that use similarity metrics as a proxy to approximate the likelihood function. In this paper, we explore the use of a two‐stage 3D model‐based approach based on a PF for single‐frame pose estimation. First, we use a classifier trained in a synthetic data set for Unmanned Aerial Vehicle (UAV) detection and a pretrained database indexed by bounding boxes properties to obtain an initial rough pose estimate. Second, we employ optimization algorithms to optimize the used similarity metrics and decrease the obtained error. We have tested four different algorithms: (a) Particle Filter Optimization (PFO), (b) Particle Swarm Optimization (PSO), (c) modified PSO, and (d) an approach based on the evolution strategies present in the genetic algorithms named Genetic Algorithm‐based Framework (GAbF). To check the quality of the estimate on each iteration, we have tested several similarity metrics (color, edge, and mask‐based) based on the UAV Computer‐Aided Design (CAD) model. The framework is applied to the outdoor pose estimation of a fixed‐wing UAV for autonomous landing in a Fast Patrol Boat (FPB). We extend our previous approach by adopting a better problem formulation, using Deep Neural Networks (DNNs) for UAV detection, making the comparison between the used similarity metrics, comparing pose optimization schemes, and showing new results. The future work will focus on the inclusion of this scheme in a tracking architecture to increase the accuracy of the result between observations.     

基于MEMS指环式低功耗无线三维鼠标的设计

该文采用微机电系统MEMS(micro-electro-mechanic system)中典型的微机械加速度传感器MMA7260,TI MSP430AFE253超低功耗控制器,及低功耗nRF2401无线射频模块,设计了超低功耗体积小指环式三维空中无线鼠标,通过传感器检测移动加速度,再利用二重积分进行计算,能计算出对象的移动位移和速度,并通过指定的USB协议向PC机发送指令.文中设计已经样品化,在作为鼠标应用上有良好的操作表现,文中对其硬件原理设计及接口的实现作出详细的阐述.