基于二值离焦的双目结构光三维测量方法

为提高光学三维测量系统的条纹投影效率和测量精度，提出使用二值离焦方法快速投影编码条纹并结合双目立体匹配算法得到视差信息。首先采用Bayer抖动技术将投射的灰度条纹转化为二值条纹，降低投影仪离焦造成对比度、景深下降的影响。然后借助多频外差方法将包裹相位展开为绝对相位，利用视差约束关系和平均误差平方和代价计算来获取最佳相位匹配点。最后经三角测量原理和双目标定获取被测物体的深度信息和三维信息。通过实验对精密小球和雕像进行测量，表明本文提出的方法测量精度和传统十二步相移测量精度接近，比传统三步相移提高了52.8%。     

改进的基于平稳小波变换的散斑去噪方法

针对剪切散斑干涉相位条纹图去噪过程中存在的噪声残留和边缘模糊问题,提出一种将正余弦分解和平稳小波变换相结合的散斑去噪方法,使用平稳小波变换对图像的正余弦分量进行小波分解,利用改进的小波阈值函数和阈值选取规则对分解后的高频图像进行处理,最后进行小波重构和反正切运算得到去噪后的相位条纹图。通过实验对各方法去噪后的效果进行分析,该方法能够保留边缘信息,改善相位图的质量,对比现有传统算法均方差分别降低了0.05、0.03,信噪比分别提高了3.1、1.1 dB。     

基于 Zernike 多项式的自适应包裹卡尔曼相位解缠

为了在噪声干扰下准确提取干涉图中的相位信息,提出了一种基于Zernike多项式拟合的自适应包裹卡尔曼滤波相位解缠算法。该方法将相位图建模为Zernike多项式的线性拟合,采用相位图二次差分加权策略的包裹卡尔曼滤波器准确计算拟合系数,利用预测值和量测值的新息自适应地调整量测噪声协方差矩阵且无需根据干涉图设置不同的观测噪声。实验仿真和实测结果表明,所提方法能够有效地处理干涉条纹中的噪声,并能准确地恢复出相位信息,对于受噪声干扰的干涉图的相位解缠性能优于最小二乘算法和Kalman算法,具有鲁棒性好、无需预滤波和人工干预的优点。     

基于OpenCV视觉库的ESPI图像增强技术研究

针对ESPI条纹图像富含散斑噪声的特点,提出了一种有效的ESPI图像增强技术.阐述了ESPI测量的原理,基于OpenCV开源计算机视觉库,采用偏微分方程的图像滤波方法,离散化PM扩散模型进行滤波处理,并使用灰度直方图均衡化方法提高ESPI条纹图像对比度,最终得到利于相位计算的清晰ESPI条纹图像.提出采用保真度与对比度对ESPI条纹图像增强的量化评估方法,原理分析和实验表明该方法有效降低散斑噪声并保留条纹的边缘信息,提高散斑图像的对比度,具有较强的实用性.     

迈克尔逊干涉条纹位移信息提取研究

基于迈克尔逊干涉原理,利用干涉成像原理和图像处理技术,提出了利用干涉条纹半径变化情况来获取干涉条纹位移信息的方法.该方法以面阵CCD相机采集的图像为处理对象,采用去噪、顶帽变换、二值化、形态学处理等预处理操作,再利用连通域特征识别得到图像中心亮干涉条纹的半径.通过半径的变化趋势与幅度,实现位移信息提取.实验表明,所提方...     

基于HSI颜色特征的变电站压板状态识别方法

针对当前变电站压板状态识别存在未充分考虑复杂光照因素以及在图像分割过程中未考虑连通域粘连的问题，提出了一种基于HSI（色调-饱和度-亮度）颜色特征和图像处理技术的压板状态识别方法。首先对采集的压板图像进行畸变矫正预处理；接着利用HSI颜色特征提取技术对图像进行分割处理；然后对连通域进行形态特征分析，利用连通域的边界信息去除标识牌，并利用极限腐蚀算法实现粘连连通域的分离；最后基于简单最小外接矩形边界特征与面积最小外接矩形的偏转角度特征融合识别压板状态。通过与传统RGB（三原色）颜色分割方法、单一长宽比识别方法进行对比试验，结果表明该方法在识别率上有较大提升，具有一定的工程应用价值。     

光纤温度传感器的设计与实现

本文设计了一种基于马赫-曾德尔干涉仪原理的相位调制型光纤温度传感器.介绍了实现方法和实验现象.说明了通过热敏电阻标定温度与干涉条纹数之间关系的方法.着重分析讨论了利用CCD进行干涉条纹采集及利用MATLAB软件对条纹图像进行滤波、边缘提取等处理的一种新方法.给出了条纹移动数判别的程序编写方案,实验中得到了较好的温度测量结果.结果表明用此方法实现光纤温度传感是一个较为可行的方案.     

融合小波与非局部均值滤波的DSPI相位图去噪

相位图去噪是数字散斑干涉测量的关键技术,但现有以正余弦均值滤波与窗口傅立叶变换滤波为代表的去噪方法在相位保真、自适应降噪、操作简便等方面不能完全满足要求。提出了一种新的自适应相位图去噪方法,首先计算原始相位图的噪声方差,然后对图像分别进行正弦与余弦变换后得到两幅图像,再对这两幅图像进行小波同态阈值去噪与非局部均值滤波,最后将处理后的两幅相位图反正切运算并再次估计噪声方差,根据图像噪声方差的收敛情况判断是否继续迭代处理,以实现相位图的自适应降噪。实验结果表明：针对同一张含噪相位图与传统正余弦均值滤波相比,本文方法噪声方差减少了0.38、L算子和减少了0.2、SSIM提高了0.16,同时,图像信息熵仅相差0.1。该方法能够有效抑制相位图中的相干噪声,充分保留相位边缘信息,同时能够有效避免因不适当的迭代滤波次数所导致的相位失真或噪声残留。     

光学电压互感器偏光干涉测量模式 （二）基于会聚偏光干涉原理的光学电压互感器

光学电压互感器采用偏光干涉测量模式,通过对光强的检测实现电压测量,存在测量范围小及受温漂、晶体附加双折射影响大等问题。为此,文中提出了一种基于会聚偏光干涉原理的光学电压互感器,将晶体电光相位变化转换为光斑图像的旋转角,通过测量光斑旋转角获得相位延迟。新型互感器测量模式与光强无关,可测量相位延迟为0~180°,电压测量范围不受晶体半波电压限制。文中在理论上分析推导了会聚偏光干涉图旋转角与晶体电光相位延迟角的线性关系,给出了光斑图像旋转角的读取方法,并通过实验验证了新型互感器能够测量的相位延迟角达到320°,线性度良好。     

基于小波变换的干涉条纹边缘检测

为了更好的对干涉条纹进行分析,就必须预先对条纹图像进行预处理.在对比传统边缘检测的基础上引入小波分析理论,对干涉条纹利用小波变换进行平滑处理,同时,利用小波变换的分解强化了图像的边缘信息.通过计算机模拟,可以得部门引入小波变换后对于条纹的边缘检测能够取得优丁传统边缘检测的结果.     

基于错位散斑干涉的复合绝缘子缺陷检测方法

提出一种基于错位散斑干涉的复合绝缘子内部缺陷检测方法,用于剔除生产中的不合格绝缘子以及诊断运行中复合绝缘子的隐蔽缺陷。该方法通过测量内部缺陷引起的表面异常形变来诊断复合绝缘子的缺陷及其严重程度,相比其他无损检测技术具有速度快、精度高、非接触、全场成像等特点。检测在芯棒、护套以及交界面区域设置了人工缺陷的绝缘子样品,通过得到的干涉条纹图和相位分布图快速、直观地检测到了缺陷信息。通过人工缺陷检测试验证实了错位散斑干涉方法应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性。     

散斑干涉条纹 Kaiser-Hamming 窗口 傅里叶快速滤波方法

针对加窗傅里叶滤波(WFF)对电子散斑干涉条纹滤波时间长的局限性,提出了一种基于二维Kaiser-Hamming窗口的傅里叶快速滤波法(KH-WFF)。首先,将Kaiser窗和Hamming窗组合,设计了二维Kaiser-Hamming窗口,然后将WFF中的Gaussian窗口替换为二维Kaiser-Hamming窗,去掉多余的非正交基函数从而减少时间复杂度。把KH-WFF和WFF应用到模拟条纹和真实条纹,结果表明滤波后的条纹光滑度,细节保护程度和保真度相差不大,都成功得到了连续性好的解包裹相位,而KH-WFF对实际应用环境下采集到的一副条纹的滤波速度是WFF的12倍。最后分析不同图像尺寸、窗口大小和频带宽下KH-WFF和WFF的执行速度,证明KH-WFF的时间复杂度更低。实验证明提出的方法在减少执行时间的同时也提供了几乎相同的滤波效果。     

窄带干扰对P波段InSAR干涉相位的影响分析

窄带干扰信号是P频段SAR回波中常见的一类射频干扰信号,它的存在会对该频段InSAR系统的干涉相位产生严重的影响。首先推导了SAR接收的窄带干扰信号的数学模型,基于该模型通过仿真分析了窄带干扰对P波段SAR图像和InSAR干涉相位的影响。结果表明,窄带干扰的存在,使SAR图像中出现较亮的干扰条带,在这些条带处,干涉条纹被完全破坏。此外,随着干信比的增加,InSAR的相干系数在下降,干涉相位标准差在增加。分析结果对P波段InSAR系统的设计具有重要意义。     

数字干涉图实时相位提取PSM-IP核的FPGA实现

针对现有数字干涉图相位提取技术多依赖计算机操作系统,不能满足高速信号处理的现状,提出了在FPGA上基于相移法(PSM)设计并实现PSM-IP核提取相位。PSM-IP核包括数字干涉图输入缓存模块、干涉图相移运算模块、干涉图反正切函数运算模块和相位信息输出模块等。在数字干涉图反正切函数运算模块中对坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法进行了优化,并实现了流水线结构的反正切运算,从而可完成数字干涉图的实时相位提取。通过对计算机仿真图、云纹干涉仪实测干涉图和光栅投影条纹图测试,结果表明,利用PSM-IP核提取256×256 pixels数字干涉图的相位,均方根误差在1‰量级,运行时间小于1.4 ms,在保证精度的同时有效地缩短了相位提取时间,验证了利用PSM-IP核进行实时相位提取的有效性。     

改进的双 N 步相移轮廓术

条纹投影三维测量中,双 N 步相移轮廓术通过扩充一倍的投影条纹数量以补偿由测量系统的非线性响应导致的相位 误差,但测量效率也因此降低。 针对这一问题,提出了一种改进的双 N 步相移方法,该方法与传统的双 N 步相移法相比,在减 少相移条纹数量的同时保持了测量精度。 利用删减后的条纹计算原始和附加相位值,融合两相位实现物体的三维重建。 实验 结果表明,与传统双 N 步相移法相比,所提方法具有相同的相位误差补偿精度,并将测量效率提高了 16. 7%,同时证实了本文 采用的三频分层相位展开的可靠度要优于三频外差法的相位展开可靠度。     

采用对象分割和图像配准方法的变电站红外预警系统

为了早期发现变电站事故隐患,建立了一个红外温度巡检与预警系统,该系统能够自动循环采集变电站电气设备的红外图像,通过提取目标设备的温度信息进行故障判别。为了解决机械传动造成的图像位置偏差导致系统难以对感兴趣设备进行定位监测的问题,提出了一种基于对象分割和图像配准的校正方法,首先对图像进行对象分割和组态定义,并将待测目标提取出来,然后采用基于相位相关和Harris角点匹配的图像配准方法对序列偏差图像进行配准。使用上述方法对某变电站中获取的15组电气设备红外遥视图像进行了实验,平均正确匹配率达到93.3%,并且配准精度较高,达到了亚像素级。实验表明该方法能够对偏差图像进行有效校正,使系统能够及时准确地获得设备部件的温度,保障监测系统的可靠运行。     

复杂物体线结构光中心线提取方法研究

针对复杂物体动态三维测量中条纹图像过曝光、欠曝光以及环境光照干扰引起激光中心线提取速度慢、提取不准确的问题，提出一种基于深度学习语义分割技术的光条中心线提取方法，该方法使用改进的UNet++模型进行图像分割，粗提光条中心区域，得到1～2个像素宽度的光条中心线，再利用灰度重心法精确提取亚像素中心。经实验证明，该方法能够有效克服因光条图像曝光不均以及外部干扰噪声带来的不良影响，准确、快速地提取出了复杂物体完整、光滑的亚像素光条中心线，满足工业中动态三维测量的要求。     

激光干涉气液两相流测量图像自动辨读方法的研究

在能源、化工、炼油、制药、机械制造等领域中广泛存在着气液颗粒两相流的测量问题，因此气液两相流测量技术一直是国内外的重点研究课题。该文将介绍一种气液两相流测量的新技术——激光干涉气液两相流测量技术(ILIDS)，它具有提取两相流参数全、测量精度高和测量区域较大等优点。该技术利用高干涉性片状激光束照射气液两相流，粒子将激光以折射和反射的方式散射，用高速数码相机(120万象素)收集并汇聚散射光成像，折射光与反射光之间因存在相位差会在汇聚成像系统的失焦平面上形成干涉条纹图，图中包含粒子的粒径和空间信息。利用作者开发的图像处理软件对两相流干涉图像进行数据处理，自动高速提取两相流信息，将处理结果与人工辨读比较，有效粒子信息提取率高于90％，粒子定位及粒径计算误差小于5％。实验证明本图像处理技术具有工业在线测量的潜力。     

基于 BP 神经网络的电容式电压互感器谐波测量误差修正方法

110 kV以上电压等级电压普遍采用电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)。针对实际应用CVT时存在的杂散电容效应导致的二次侧谐波电压无法按额定变比反映高压侧谐波实际值而存在测量误差的问题。通过建立CVT等效电路模型,对CVT杂散电容对谐波测量的影响进行了仿真分析,并通过构建人工神经网络模型对CVT 2-25次谐波电压传递系数进行预测,在此基础上,提出了一种CVT误差修正方法。仿真分析表明,所构建模型可以很好反映杂散电容对CVT测量结果的影响,可对CVT谐波电压的测量进行有效预测,所提误差修正方法也为降低CVT测量误差,提高测量精度进行了有益的尝试和参考。     

基于改进DeeplabV3+的遥感图像分割算法

针对高分辨率遥感图像语义分割存在地物边缘分割不连续、小目标分割精度不高的缺陷,本文提出一种基于改进DeeplabV3+的遥感图像分割算法,该算法首先使用分散注意力网络ResNeSt替换DeeplabV3+原始主干网络Xeception,以提取更丰富的深层语义信息,从而提高图像分割精度;其次引入坐标注意力机制（Coordinate Attention,CA）,有效获得更精确的分割目标位置信息,使得分割目标边缘更加连续;最后在解码层中采用级联特征融合方法（CFF）提高网络的语义信息表征能力。试验结果表明,该算法在中国南方某城市的高清遥感图像数据集分割任务上mIoU高达97.07%,相比原始DeepLabV3+模型提高了3.39%,能够更好地利用图像语义特征信息,为解译遥感图像语义信息提供一种新的思路。