双振镜二维扫描系统的误差分析和校正技术

针对激光烧结快速成型系统中双振镜二维扫描系统存在的聚焦误差和"枕形”畸变,论证了相应的校正办法.分别以动态聚焦模块校正聚焦误差,以网格插值算法软件校正"枕形”畸变.这些校正技术适用于所有使用双振镜实现二维扫描的系统.     

基于动态阈值分段的激光扫描数据过滤算法

旋转激光扫描仪因其低廉的成本和高精度的环境信息获取能力,在移动机器人领域得到了广泛应用。但是该种基于漫反射原理的测距仪,受环境影响产生的粗大误差会严重干扰到测量结果。通过分析移动旋转测距数据的特点,提出了一种基于动态阈值分段的移动旋转激光扫描数据实时过滤算法。算法首先通过前序有效采样值为当前采样点设定动态阈值,将满足阈值的采样点合并为同一个分段,再将段成员数量较少的段作为粗大误差进行过滤；其次通过考虑入射角作为约束条件,分析平缓物体表面采样数据的分布,推导出了动态阈值的设定方法,从而实现了使用动态阈值进行数据分段。实验表明,该算法能在几个采样间隔内实现数据过滤,多组实验环境的效果分析证明了算法的可行性。     

引入曲率与角度校正的柔性机构三维形状多芯光纤重构方法

为提高柔性机构三维位形参数光纤测量精度,提出了基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法。通过引入方向角和曲率校正系数,改进了柔性三维形变多芯光纤重构算法;利用准分子激光器和相位掩膜法制备了多芯光纤光栅传感阵列,建立了多芯光纤三维形状重构实验系统;实验测量了不同曲率比例因子下的形状重构误差,分析了曲率与角度校正前后形状重构误差;通过对应变进行了三次样条插值,并对方向角和曲率进行了校正,得到了形状重构误差平均值为0.74 mm、最大值为1.64 mm;利用校正后的多芯光纤传感系统进行三维螺旋形变重构实验,得出重构精度提高了10.2%。研究结果表明,基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法具有更高精度,在柔性机构三维位形实时监测中具有应用前景。     

双振镜激光扫描的误差分析及校正方法

近年来,二维振镜激光扫描技术因其速度快、精度高、易于控制等特点,得到了越来越广泛的应用．但振镜扫描系统在扫描过程中,存在着固有扫描场的几何畸变,系统本身也存在着线性、非线性误差以及其他误差等,严重影响了振镜扫描系统在不同应用领域的扫描质量。从理论推导出发,较为详细地分析了物镜前扫描和物镜后扫描两种方式存在的几何畸变以及...     

三维激光技术无损测量林分结构因子适用性研究北大核心CSCD

随着计算机可视化技术与激光技术的不断发展,我国"数字化林业"建设进程不断向前推进。三维(3D)激光扫描作为一种可以快速获取目标三维点云数据的新兴测绘技术,已在林业勘查规划、林分结构研究以及单木模型三维重建等方面得到了初步应用。为了探究该技术在森林测树应用中的测量精度,通过将野外三维激光扫描林分结构因子数据与传统经典测树学方法所得实验数据进行对比发现:基于三维激光扫描数据构建的测树因子模型精度较高,其中,扫描胸径平均误差-0.16%,扫描树高平均误差-0.35%,扫描胸高断面积误差为-0.11%,误差均满足林业测树精度要求。说明三维激光扫描技术在古树保护、森林资源调查规划、森林采伐等林业应用领域具有较强的可适用性与应用前景。     

双振镜扫描的最小二乘与网格法混合校正模型

为了使2维振镜扫描系统在大角度扫描状态下减小非线性畸变误差,针对纯理论校正无法克服系统自身各种误差的缺陷,提出了基于坐标角度映射关系的校正模型。利用曲面最小二乘拟合的方法,建立坐标点的误差补偿曲面可以有效提高校正精度,仿真测试的平均误差在15μm左右,利用分段线性插值插入网格校正表可以大幅提高扫描速率,扫描速率达到25m/s左右。结果表明,该模型对于扫描非线性实时动态校正有一定的效果。     

空间矩亚像素算法在角点提取中的应用与实现

角点检测能否达到亚像素精度对视觉系统精度有很重要的影响。本文分析了空间矩亚像素算法基本原理及其原理误差的产生的原因，并在角点提取中采用任意角度边缘的误差函数对误差进行校正，实验数据表明，通过误差校正后角点检测精度大大提高，而且减少了以往使用校正表带来的计算量、查寻时间和存贮空间等。     

双振镜激光扫描加工误差原因分析

分析了双振镜激光加工中误差产生的原因,并针对每一种误差产生的原因提出了校正补偿的方法。指出扫描加工误差并不是单一原因引起的,而是多种原因共同作用的结果。提出OEF图形控制算法,建立DEA控制模型以及采用高精度扫描控制器可有效地降低激光扫描加工误差,提高加工精度。同时,此误差校正方法同样适合高精度激光多普勒扫描测量系统。     

基于相位偏移的条纹投影相位误差补偿方法研究

相移条纹投影技术三维成像的过程中，受设备非线性效应影响存在相位误差。针对相位误差的周期特性，引入相位偏移算法，提出一种非线性相位误差全场补偿方法。利用非线性相位误差的偏移变化，结合多个包裹相位的相位值选取特定阈值，最后使用算法遍历全场相位信息获取理想相位。实验结果显示校正后的误差点数是校正前的2.52%,证实了方法的有效性，通过与其他方法进行数据对比分析，表明所提方法修正相位误差效果有所提高。     

基于三角级数拟合的间接飞行时间相机谐波误差校正方法

因激光发射端光波形和图像传感器抽头光响应的非理想因素，间接飞行时间（ITOF）相机测距结果与真实距离之间存在摆动式的谐波误差，测距准确度受到干扰。分析ITOF相机中谐波误差的产生原因，阐明谐波误差周期与测距周期、像素抽头数量的关系，并提出基于三角级数拟合校正谐波误差的方法。所提方法可在较短标定范围和较大标定间隔下拟合校正谐波误差，标定效率高。利用66.67 MHz三抽头ITOF相机测距实验对所提方法的有效性进行验证。实验结果表明，所提方法能够有效减小测距结果中的谐波误差，主点像素测距平均准确度达2.5787 mm，平面测距结果中的平面拟合平均误差达4.3876 mm。     

基于光纤陀螺的转台周期性误差抑制方法

为抑制测角系统周期性测量误差对光电跟踪系统速度平稳性和成像效果的影响,采用光纤陀螺系统建立误差模型和误差补偿器,对系统进行误差补偿控制。首先,对测角系统测量结果中含有周期性误差的机理进行分析,建立了周期性测角误差的数学模型;其次,采用高精度光纤陀螺建立了一套基于傅里叶理论的角度测量误差模型采集系统,并通过七个步骤提取了测角误差模型的具体表达式;然后,根据提取的测角误差表达式,分四个步骤对系统周期性误差进行补偿控制。最后,通过跟踪成像实验来验证控制补偿的有效性。实验结果表明,跟踪速度误差的最大值降低到0.04 ()/s,比未补偿控制时降低了8倍左右,满足光学成像系统速度误差小于0.1 ()/s的要求,条纹成像效果得到了明显改善。     

激光打标中振镜几何畸变误差多项式拟合校正

为了消除激光打标系统中由2维振镜物镜前扫描引起的打标点几何畸变误差,分析误差产生的原因,在振镜扫描角度(,)理想计算公式的基础上,采用最小二乘曲线拟合的方法,得到用打标点坐标(x,y)表示的补偿(,)误差的拟合多项式,从而对激光打标点的畸变误差进行了校正。通过校正,可以将激光打标点的最大几何畸变误差由3.2mm降至20m以内,且计算量小、速度快。结果表明,该误差校正算法可以满足高速、高精度激光打标的需要;同时可通过改变物镜焦距计算出新的补偿公式,以应用于不同参量的激光打标系统。     

阵面机械轴误差对相控阵雷达测角精度影响分析与验证

天线阵面机械轴误差在多个维度上共同影响相控阵雷达测角精度,实际应用中难以测量、分析和验证,是高精度相控阵雷达实现精确测角迫切需要解决的关键问题之一.基于机械轴误差对相控阵雷达测角精度影响模型,推导出实际条件下空间直角坐标系到阵面直角坐标系的变换矩阵,对相控阵雷达波束指向公式进行修正,详细分析了机械轴误差及波束扫描角变化...     

距离漂移误差抑制获取Gm-APD激光雷达高精度三维像

由于Gm-APD存在第一光子偏移效应，Gm-APD激光雷达存在距离漂移误差，并引起距离像的畸变。提出了两种抑制距离漂移误差的方法，并完成了实验验证。利用信号复原算法从光子计数分布图中复原了信号光电子数分布图。第一种方法采用双高斯函数对光电子数分布图进行拟合，并利用峰值位置计算距离。第二种方法采用质心算法对光电子数分布图进行加权计算并获取距离。采用6 ns脉冲宽度的激光，利用两种方法都获取了目标的高精度距离—强度三维融合像。两种方法的强度测量相对精度都小于3%。信号复原&双高斯拟合寻峰法的测距精度为1.2 cm。信号复原&质心算法的测距精度为0.6 cm。     

国产螺旋式扫描激光雷达系统自检校方法研究

论文提出一种对螺旋式扫描机载激光雷达系统进行安置角自检校的新算法。首先推导了螺旋式扫描激光雷达点云定位的数学模型;然后提取了激光雷达点云数据重叠区的面特征,并构建了基于面特征的激光雷达检校模型;最后,仿真分析了安置角误差对往返航带前后向扫描数据的影响,并利用同名面特征,基于区域网平差方法同时估计了平面参数和安置角参数。实验结果表明,该方法实现了激光雷达安置角的自检校,且绝对精度满足生产数据要求。     

旋转双棱镜指向系统转角补偿偏差修正方法

针对旋转双棱镜系统解算困难、误差源众多和指向精度较低的问题,提出了一种补偿旋转双棱镜指向系统转角的修正方法,采用求偏导和建立全微分方程的方法建立光束指向误差与棱镜转角误差关系,解算出补偿角。经实验验证:在99.57%的指向区域中,指向偏差最大值由1.8742°降低为1.4753°,均方根由0.1401°降低为0.0893°,补偿棱镜转角修正方法可有效提高指向精度。     

基于可调谐激光器的光纤光栅波长解调系统误差分析与补偿

基于可调谐激光器的光纤(Bragg)光栅(FBG)波长解 调系统性能受激光器控制电路、调制参数以及光电探测器(PD)性 能、弱信号采集与放大电路等诸多因素的影响,着重研究了可调谐激光器调制参数中扫描频 率对光栅波长 解调系统的影响,发现波长解调误差随扫描频率的不同而呈现一定的规律,对波长解调误 差与激光器的 扫描频率进行了拟合。将拟合结果植入解调程序中,对激光器当前扫描频率下的解调波长进 行实时误差补 偿,并实验验证了误差补偿后的效果。结果表明,进行误差补偿后系统最大波长解调误差比 之前减小6.0 倍,其中由激光器扫描频率不同导致的波长解调误差和均方差(SD)分别比补偿之前减小2.2倍。最 终 使得基于可调谐激光器的FBG波长解调系统整体波长解调误差控制在1.38pm以内,有效地满足了高 速FBG系统对解调波长准确性和稳定性的要求,适用于高频动态信号的解调。     

扩展目标低阶校正自适应光学系统的补偿效果

当自适应光学系统对扩展目标进行低阶模式校正时,系统存在非等晕误差.本文应用大气湍流波前扰动的Zemike多项式分解,推导了扩展目标情况下低阶校正自适应光学系统的模式非等晕误差和波前校正残余误差的关系表达式.在此基础上给出了光波水平大气传输时倾斜校正自适应光学系统波前残余误差的数值计算结果.此外还给出了太阳表面米粒结构低对比度扩展目标倾斜校正后的补偿成像实验结果.