一种新型的激光远场光斑直接测量技术

激光远场光斑测量对描述激光束的远场性能,评价激光器以及系统的实际工作性能具有重要意义。通过比较激光光斑远场直接测量与间接测量的优缺点,提出使用单片机控制的探测器阵列进行远场光斑直接测量。分析了数据传输、光电转换单元等关键技术,给出了主要程序的框图。该系统采用由上位计算机、主单片机和下位单片机构成的分布式结构,能够测量激光光斑大小、形状、总能量、能量分布等参数,可适用于单脉冲至几百赫兹、中高能量以下的激光器,并且测量精度高。     

远距离激光光斑定位中的光晕抖动抑制算法

在机械工程等领域,大型桁架等空间结构的空间定位需求十分普遍。激光光斑定位通过激光光源对反射标志补光,工业相机获取反射回来的激光光斑。算法采用Canny算子获取光斑边缘,最小二乘圆拟合得到拟合光斑圆心位置实现定位。在远距离光斑定位中,激光光斑边缘容易出现光晕抖动的现象。为抑制光晕抖动误差,提高系统测量精度,该文提出基于时序滤波和二次拟合的两种光晕抑制抖动的算法,分别基于对时序测量值进行平滑滤波的思想和剔除误差较大的噪声点后再次拟合的思想来消除光晕抖动对系统测量的影响,最后结合测量距离12.36 m的反射靶标的光斑定位实验进行分析对比,最终二者将重复性误差界上、下限分别优化到±0.22pixel和±0.26pixel,能有效抑制光晕抖动产生的测量重复性误差。     

一种光斑图像中心的亚像素提取方法

针对空间发光点所成光斑图像中心的高精度提取问题,本文提出一种亚像素提取方法.该方法建立了具有高斯能量分布的空间发光点的透视投影光斑图像灰度分布数学模型,证明了空间发光点能量中心的透视投影不变性.通过对光斑图像二阶方向导数和自相关函数的分析,获得Hessian矩阵并推导出像素级光斑图像中心的判定条件,再将图像灰度分布函数在光斑图像像素级中心的亚像素邻域内泰勒展开,并求取光斑图像灰度分布曲面的局部极大值点作为亚像素级光斑图像的中心点.与现有经典方法的对比仿真实验结果表明,该算法具有更高精度和更好的鲁棒生,可广泛应用于视觉检测的摄像机标定、三维形貌测量等任务中(类)光斑中心的高精度提取.     

一种基于空间对比度的光斑自动定位新方法

针对具有回射特性的合作目标在图像上所呈光斑的外接矩形区域总是图像中对比度较强的区域这一特性,本文提出了一种全新的基于空间对比度的光斑自动定位方法.鉴于空间对比度作为一种归一化的显著度度量可用于描述人眼对局部图像对比度的感知程度,新方法采用空间对比度作为待识别光斑外接矩形区域的基本特征对其进行定位,通过设定显著阈值及非显著阈值作为提取光斑外接矩形的条件,在计算得到光斑区域的灰度重心的基础上确定光斑的亚像素形心.数字仿真实验结果证明本文方法在各种噪声情况下均能够得到较好的光斑形心提取效果,可以达到与传统相关法相当的精度水平.实物仿真试验表明,由本文方法得到的光斑图像坐标进行双目像机交会计算得到的光斑三维位置的精度较高,且不受光斑位置突变的影响,从拍摄图像到计算得到光斑三维位置整个过程的数据输出率为15～20 Hz,可以稳定得到高精度的结果.与传统的检测方法相比,本文算法概念新颖,易于实现,能够在满足精度要求的基础上同时满足实时性要求,具有较高的工程应用价值.     

一种新的Otsu阈值快速确定算法

针对实时图像分割方法求取闽值时存在的计算复杂、实用性差等问题,提出一种新的基于Otsu的图像分割算法,该算法利用亚采样图像和优化阈值分布空间,来有效地减少算法的计算量。实验结果表明,该算法是有效的,在分割效果和执行时间方面均得到较理想的分割效果。     

基于激光跟踪的机器人三维空间定位方法

为了解决激光跟踪机器人的三维空间坐标计算问题,该文以重庆苏家沟特大桥为例,采用理论分析的方法计算机器人在工作坐标系的坐标,并将激光跟踪的机器人定位实测结果与传统桥梁工程测绘结果进行对比。结果表明,在机器人表面安装反射棱镜,全站仪通过激光自动跟踪反射棱镜,随着机器人的移动,全站仪输出机器人在全站仪坐标系下的坐标,根据提出的标定方法可以得到坐标系转换关系,即可实时获得机器人在工作坐标系的坐标。激光跟踪的机器人定位实测结果与桥梁工程测绘结果的对比表明,两者的平面坐标误差小于或等于4.27 cm,高程误差小于或等于4.14 cm。     

一种新的三维卫星定位算法的研究

提出了一种利用３颗卫星进行三维定位的算法。该算法在利用现有ＧＰＳ接收机硬件的条件下,既可以求解用户的三维位置,还可以求出接收机的时钟偏差和频率偏差。对算法模型进行了原理推导,并在此基础上进行了计算机仿真。试验结果证明了该算法的正确性及实用性。     

激光光斑能量分布的三维伪彩色可视化方法

人眼对不同灰度级的分辨能力非常有限,但对色彩却相当敏感,能区分有不同亮度、色度和饱和度的成千上万种颜色。根据人眼视觉的这个特点,提出了一种激光光斑能量分布的三维伪彩色可视化方法。该方法利用伪彩色技术将激光光斑的256级灰度图像变换为连续变化的伪彩色图像,通过空间灰度插值运算将离散的图像数据生成光斑的彩色三维模型,实现激光光斑能量分布结构的三维可视化,以反映光斑不同区域能量分布的相对大小和位置,并可以通过3D坐标变换进一步方便人们从各个角度观察激光的能量分布。这为光束质量的评判提供了重要依据。     

基于亮度阈值效应的无参考图像质量评价方法

目的图像质量的优劣不仅与失真有关,同时与亮度图像的质量有关,而无参考图像质量评价中未考虑到亮度图像的质量对图像整体质量评价的影响,因此引入亮度阈值效应对其亮度图像的质量进行量化评价。方法在BRISQUE算法的基础上进行改进,以快速衰落失真为例,在调整亮度后获取的50幅图像库中进行实验,将失真图像分层为入射分量和反射分量,对入射分量(亮度图像)采用亮度阈值算法,反射分量(反射图像)采用BRISQUE算法,提出一种新的无参考图像质量评价方法。结果文中算法的皮尔逊相关系数(PCC)为0.9982,斯皮尔曼秩相关系数(SROCC)为0.9741。结论由实验数据可知,文中算法在人眼视觉的主观评价上相较于BRISQUE算法有更好的一致性,符合人眼的视觉感知。     

基于阈值的几种图像分割算法研究

图像分割就是将图像分成若干具有特定意义的区域,并将它们提取出来进行处理的技术。本文介绍了阈值化分割技术的基本原理,描述了几种常用的图像分割算法,并对几种算法的优缺点进行了分析。     

利用二次成像法实现外场激光光斑测量

本文介绍了二次成象法测量光斑的原理,对外场测量光斑的方法.试验结果证明二次成象法巧妙地结合了两种成像器件的优点,既提高了测量系统对激光的响应灵敏度,又可利用异步CCD有效抑制太阳背景,增加系统的作用距离.该方法是解决外场激光光斑测量的一种有效手段.     

一种基于灰度差阈值的快速车牌定位方法

智能交通系统(ITS)在现代交通中扮演了越来越重要的角色,车牌识别是智能交通管理中一个重要的环节,车牌识别由预处理、车牌定位、字符分割和字符识别组成,本文从预处理和车牌定位入手,提出了一个运算简单、运行速度快的车牌定位方法。采用图像灰度差阈值生成二值图,利用汽车牌照字符和底色的纹理特征找到车牌位置的新方法。     

一种自适应阈值的Canny边缘检测算法

针对传统Canny算法阁值选择困难的问题,本文提出一种基于最大类间方差法的自适应同步搜索高低阈值的方法.该方法首先根据梯度直方图信息将对应的像素分为三类;其次基于改进的Otsu算法定义评价函数,该评价函数描述了类间方差;最后依次搜索评价函数的一个最大值,自动获取Canny算子的高低阈值.该方法不需要人为设定任何参数.与...     

一种无需乘法器的光斑质心定位方法

光斑质心定位在光学精密跟踪和精密测量中是一项关键技术,其精度和速度直接影响了光学测量的精度和响应速度.在实际应用中,往往把灰度重心法与图像预处理方法结合起来,以提高光斑质心计算的可靠性.运用图像预处理技术有效地抑制了噪声的影响,同时也会消耗大量的逻辑资源.针对在资源受限的条件下采用灰度重心法计算光斑质心的问题,本文提出了一种无需乘法器的光斑质心计算方法,用加法运算代替乘法运算,使用递推方法完成质心计算所需的低阶矩的运算.该方法的硬件仅为5个累加器,结构简单,能够以更低的资源消耗实现光斑质心定位.通过并行技术和流水线技术,其工作频率达到515 MHz.实验证明:本文的结构在FPGA内实现,在100 MHz的工作频率下,完成一帧质心计算的延时为0.35μs,误差与传统质心方法一致,占用214个Slices,其资源消耗仅为常规灰度重心法的50%.     

一种仪表图像整体阈值分割方法

通过对仪表图像特征的研究，介绍了利用计算机图像处理与模式识别技术，进行机器识别过程中采取二值化分割的一种基于Otsu算法的方法，并指出了其存在的不足以及应进一步研究的问题。     

激光制导测量机器人定位算法研究

对激光制导测量机器人的定位理论进行了研究,分析了光电编码器测距原理,提出了基于此原理的激光制导测量机器人定位方法;研究了机器人的直线运动和圆弧运动定位算法;给定机器人的初始位姿,推导出了下一时刻的位姿,并实时反馈给控制系统,控制机器人准确定位;研制了激光制导测量机器人试验样机,能够实现在被测工件CAD模型的控制下,自动完成对工件的高精度测量.实验结果显示本定位算法理论是正确有效的.     

图像中CCD光斑中心的亚像素定位研究

对图像中的目标进行定位是基于图像的动态测量和精密测量中的首要任务之一.本文首先采用迭代阈值法对图像中CCD光斑区域进行粗定位,然后用双线性插值法对截取的光斑图像进行插值处理,从而实现CCD光斑中心的亚像素定位.实验表明,该方法的定位精度可达1/10像素左右,大大提高了CCD光斑中心亚像素定位的精确度和稳定性.     

一种改进的势函数聚类多阈值图像分割算法

针对基于势函数聚类的多阈值图像分割算法的不足,定义了伪势的概念,并在原算法基础上提出了一种改进的图像分割算法。由伪势概念确定了伪势合并的判别方法,按照此方法,当相邻的两个峰之间的距离小于所定义的自适应模糊伪势因子时,则应该进行伪势合并。改进后的算法在计算剩余势函数时判断是否存在伪势,然后在势划分函数组的确定过程中相应地进行伪势合并计算。利用多幅图像进行了多阈值分割的仿真试验,结果表明,改进的基于势函数的多阈值图像分割算法具有更好的鲁棒性和分割效果。     

一种基于全维视觉与前向单目视觉的目标定位算法

在机器人足球中,机器人周围的环境信息被颜色特殊化。在对基于颜色阈值分割的分析基础上,针对不同光线的情况下提出了改进的颜色阈值分割法,实现了全维视觉和前向单目视觉对场上不同颜色目标的识别。在此基础上实现了前项单目视觉和全维视觉的目标定位,利用Kalman滤波算法,实现二者的信息融合,从而实现更准确的目标定位信息。实验结果表明基于此算法可以弥补中远距离的目标信息的准确度,证明本算法是可行且有效的。