基于FPGA的CCD低噪声测量系统设计

为了提高电荷耦合器件(CCD)一维尺度无接触测量系统的精度和集成度,设计了以现场可编程门阵列(FPGA)器件为核心的测量系统。对CCD输出信号进行低通滤波和相关双采样技术处理,降低了CCD信号噪声。模拟信号转换为12位数字信号后,传输至FPGA内嵌的FIFO中,提高了系统的集成度和稳定性。使用Verilog HDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述,并通过夫琅禾费单缝衍射实验来验证系统的可靠性和精度,实验表明:该系统稳定,精度达到0.82%。     

Camera calibration in sport event scenarios

The main goal of this paper is the design of a novel and robust methodology for calibrating cameras from a single image in sport scenarios, such as a soccer field, or a basketball or tennis court. In these sport scenarios, the only references we use to calibrate the camera are the lines and circles delimiting the different regions. The first problem we address is the extraction of image primitives, including the challenging problems of shaded regions and lens distortion. From these primitives, we automatically recognise the location of the sport court in the scene by estimating the homography which matches the actual court with its projection onto the image. This is achieved even when only a few primitives are available. Finally, from this homography, we recover the camera calibration parameters. In particular, we estimate the focal length as well as the position and orientation in the 3D space. We present some experiments on models and real courts which illustrate the accuracy of the proposed methodology.     

两轮自平衡车控制系统的设计与实现

根据飞思卡尔智能车竞赛的要求,设计了基于MC9S12XS128单片机的两轮自平衡智能车控制系统.介绍了该智能车系统的硬件模块电路设计、控制系统的构成及核心控制算法的实现.在此基础上详细介绍了用于智能车直立控制、速度控制和方向控制的参数调试时简单易行的关键技术.经过反复多次的实验表明,本文设计的两轮自平衡车控制系统性能可靠,在车身保持直立平衡的同时能够沿着赛道快速平稳运行.     

用CCD摄像法测量下喷环流反应器内的气泡行为

本文开发了一种集高速视频分析系统和计算机数字图像处理技术于一体的具有普适性的动态高速ＣＣＤ摄像系统，并利用该系统测定了两相三维下喷环流反应气内的环境气泡行为，考察了不同喷咀和操作条件对气泡行为及平均传质比表面积的影响。     

多无限远目标模拟装置光轴共面测试技术研究

提出一种基于激光准直五棱镜回转扫描和CCD技术的非接触检测方法,通过检测三块立板平面度来实现对多无限远目标模拟装置光轴共面度的高精度非接触测量。给出误差评定方法,同时对仪器精度进行分析,通过实验测得共面度为0.039mm,满足精度要求。     

基于CCD的轴径检测方法

给出了一种CCD相机标定与亚像素边缘检测相结合的轴径测量方法。该方法在修改了张正友标定方法中的畸变模型的基础上,利用专门设计的夹具夹持标定板进行CCD相机的外部参数标定,有效地保证了被测轴的夹持状态与标定的外部参数一致。使用拟合形式的亚像素边缘检测算法确定轴的两条边缘的位置,同时给出了利用伪直径确定真实轴径的函数关系式。通过与精密量具的测量结果对比,当轴径的基准尺寸在35～75mm时,该方法测量的平均误差为0.02mm。     

准直LED光斑定位系统设计

针对准直激光在长期工作过程中很难克服的漂移问题,设计了一套准直发光二极管（LED）光斑定位系统。该系统将LED光源发出的光经透镜汇聚进光纤,再经过准直器准直输出,用CCD探测光斑图像,采用多圆拟合法定位光斑位置。将系统与定制的半导体激光器（LD）准直定位系统进行了长期稳定性对比实验。结果表明,所设计的准直的LED光斑定位系统光斑位置漂移量更小,稳定性更高,可以作为高精密光学测量的定位基准光源。     

基于折射定律的摄像机标定模型

传统的摄像机标定是基于针孔模型,把镜头简化为凸透镜,得出的是光学元件的集总参数,精确度低.为提高精度,根据折射定律提出基于折射定律的摄像机标定模型.上述模型细化了摄像机镜头的组成,把镜头分为三个透镜部分,并且应用折射定律定性研究光线在透镜边界面的折射情况.改进模型充分考虑了摄像机镜头的透镜组成,大大提高了标定的精确度.仿真结果表明,新模型与针孔模型相比,平均误差值明显降低.并且比较了摄像机与物体的距离不同时,误差值的变化,确定了标定时的最佳距离.     

基于计算机视觉的运砂船超载状态检测

针对采砂监管过程中运砂船超载状态的检测问题,提出一种采用类Haar特征和Gentle Adaboost算法相结合的方法在非特写视频图像中检测吃水线和船舷线,通过手工标定的方式标定出标准载重干舷,然后通过实际干舷值与标准载重干舷值的比较来判断运砂船超载状态。实验表明,该方法能快速准确地在复杂的采砂现场环境中检测到目标运砂船的吃水线和船舷线,经手工标定后能准确地判断运砂船的超载状态,为采砂监管提供技术帮助。     

激光照射光斑检测方法

在激光照射性能监测系统的外场试验中,大气湍流等环境因素降低了光斑检测的准确性;同时传统的光斑检测方法在处理高分辨率CCD图像时速度较慢,难以满足实时处理的要求。为解决以上问题,提出一种激光照射光斑检测方法。首先采用自适应阈值法和投影法相结合的方法,将图像分割出一个或多个待检测区域;再根据靶板与成像系统的空间关系,预测当前光斑形态,并制作检测模型,对待检测区域进行相似度检测确定最优目标区域;最后对最优目标区域采用连通域分析提取光斑。实验结果表明：对于分辨率为1392×1040的图像,不仅能准确检测出光斑,还提高了检测速度,实现准确、稳定、快速的检测光斑,为激光照射器性能的评估提供可靠、有效的依据。