基于单频四步相移条纹投影的不连续物体三维形貌测量

提出了基于单频四步相移条纹投影的不连续物体三维形貌测量方法。由计算机产生相移步长为π/2的4幅正弦条纹图像,利用液晶投影仪投影到被测物体表面,由CCD相机同步采集获得含有形貌信息的畸变条纹图并保存在计算机中,通过四步相移算法获得条纹相位信息。对于表面形貌不连续的物体,通过4幅畸变条纹图灰度算术和运算并进行二值化处理定位阴影或暗背景,利用二值图像修正解调的相位从而得到正确相位。实验结果验证了本方法的有效性。     

测量薄膜厚度的数字叠栅技术

现代干涉测试的核心是用合理的算法处理干涉图而获得所需的面形及参数。由于常见的相移法要通过移相器有规律地移动采集多幅干涉图并数字化后求取波面的相位分布,这样必然引入由于移相器的线性及非线性误差所带来的计算误差,因此需要事先对移相器进行标定。采用了数字叠栅方法,利用一幅静态干涉图与一个正弦光栅的四幅光强分布图叠加,从而实现相移式动态干涉测试的效果,借助于相移法处理干涉图原理,可获得波面相位分布,从而实现对薄膜厚度的测量。由于正弦光栅的初始相位是由计算机产生的,所给出的相位移动不含任何移相误差,因此可提高测量的精度。     

应用于光纤相位调制的压电陶瓷驱动电源

为提高光纤傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率,设计了应用于光纤相位调制的压电陶瓷驱动电源.驱动电源由低频信号发生部分和高压放大部分组成.利用幅频波特图和开环相频图进行分析,深入讨论了驱动电容值较大的容性负载时的电路稳定性.实验表明使用该电源能实现光纤傅里叶变换光谱仪的高分辨率.     

改进格雷码条纹投影三维测量方法

传统的格雷码加相移法已经广泛应用于三维测量,但是相位解包裹一般需要投影多幅格雷码条纹,如何实现快速、准确的三维测量仍具有一定挑战性。提出了一种基于几何约束的改进格雷码条纹投影三维测量方法,可以有效减少格雷码条纹的数量。为了实现高速条纹投影,使用二值抖动技术将8位正弦相移条纹转换为1位二值图像。总共使用六幅条纹图像,其中三幅相移条纹用于计算截断相位,三幅格雷码条纹用于对截断相位进行初步展开获得伪展开相位,最后利用几何约束对伪展开相位进行解包裹获得绝对相位。实验结果表明,所提方法可以有效地重建被测物体的三维形貌。     

结合条纹和伪随机结构光投影的三维成像

结合条纹和随机图案投影的优点,提出了一种基于条纹投影相移和伪随机图案相结合的三维成像方法。所提方法仅需投影四幅等步相移的正弦条纹图和一幅伪随机结构光图案,结合极线约束条件和图像相关技术,建立左右两相机折叠相位的相互对应关系,在相互对应的折叠相位中,用相位值作为编码来实现双目对应匹配,故不需要对折叠相位进行展开便可实现三维重建。实验结果表明,与传统方法相比,所提方法减少了图像序列采集时间,其三维重建结果的致密性、稳健性以及精度都未受影响。     

四路相干光阵的相位控制实验

为了实现四路相干光的相位控制,在两路相干光相位控制实验的基础上,我们研制了一个接收器三个振动调制和伺服控制系统(图1)。氦-氖激光分束成四元线性阵,用望远镜获得远场条纹分布,接收器为6199光电倍增管,前面有小的狭缝。相位振动调制及控制相移器用PZT圆筒形压电陶瓷。调制频率取在压电陶瓷轴向主共振频率上,三个压电陶瓷的主共振频率分别为32千赫、57千赫、66千赫,每路控制伺服电路见图1(b)。     

利用相移条纹相位解调的广角镜头畸变校正

文中提出了一种基于相移条纹图相位分析的广角镜头畸变校正方法。首先,用大尺寸液晶平板显示器显示四幅相移量为π/2的余弦条纹图作为校正模板。然后,用广角镜头相机拍摄该校正模板,获得四幅畸变条纹图,使用四步相移算法解调径向畸变条纹图的相位分布。由于经广角镜头成像的图像中心区域几乎无畸变,利用图像中心无畸变的相位值进行数值拟合得到径向无畸变条纹图的相位分布,作为求解径向畸变相位的基准,也就是径向畸变相位分布可以根据径向畸变条纹图的相位分布与径向无畸变条纹图相位分布相减得到,再将畸变相位转换成实际的畸变量。提出的方法不需要通过特征点或特征线确定畸变模型,可以直接计算畸变图像中每个像素点的畸变量。实验结果表明,提出的方法简单、有效,具有广泛应用价值。     

基于一维空间数字相关的实时相移标定方法

摘要提出一种空间相关实时相移标定方法，用于解决存在振动和空气扰动等干扰因素情况下，相移条纹图难以准确采集和相移器的非线性对相移精度的影响问题。分析了该方法的原理和使用条件，比较了与傅里叶标定方法间的异同。实验中通过对相移器不间断驱动，使存在干扰的干涉条纹相位呈单调变化，利用两幅条纹图采集存储的时间间隔插入一维空间相关计算，实时计算出所采集条纹图与参考图之间的相关系数及其与指定的相移量余弦值之差，差值最小时得到与指定相移量最接近的相移条纹图。实验结果表明，该方法适合在稀疏等间距干涉条纹下使用，实现方法简单，运算量小，实时性强，相移器的非线性对标定结果不会产生影响，即使存在一定干扰，也能准确实时标定出相移量。     

压电陶瓷相位调制器相移系数的测量

压电陶瓷相位调制器广泛应用于光纤测量系统中．本文介绍了利用光纤Michelson干涉仪测量压电陶瓷相位调制器的原理并实际测量了它的相移系数,同时对影响它的相移能力的因素进行了分析,为研制相位型光纤传感器奠定基础．     

三步非定步长相移轮廓术研究

移相式相位轮廓术的关键在于相移量的检测、提取。只有正确地提取出相移量才能提高测量的精度，降低测量系统的复杂性。在对非定步长相移轮廓术研究的基础上，提出了一种新的投影栅相位测量方法——三步非定步长相移法，只需相移光栅两步并获取66幅条纹图，即可完成非定步长解调相位的工作。该方法无须精确的相移器，计算过程相对简单并且速度快。并且给出了与Kong-Kim算法实验及计算结果的比较，证明该方法具有较高的精度。     

斐索干涉仪中压电陶瓷的非线性校正

相移器是斐索干涉仪的核心部件,其关键为压电陶瓷(PZT)致动器,而其迟滞非线性特性严重影响了相移精度,对光学元件的形貌检测造成不利影响。该文首先设计了PZT的控制系统,利用National Instruments（NI）动态数据采集设备（PCIe 6321）、LabVIEW系统及电压放大器组成电压驱动系统产生驱动信号,利用电阻式应变仪、惠斯通电桥作为位移传感器采集位移;其次,提出了一种多项式模型及基于PZT传递函数的前馈开环校正算法对PZT进行建模及校正;最后,在实验系统上对该算法进行了验证。实验结果表明,校正后,相移器的相移误差可被改善,校正前、后位移差小于10%。该系统可有效校正非线性,从而降低非线性相移对测量结果的影响,满足检测光学元件面形的高精度要求。     

一种基于非定步长相移相位恢复算法的研究

传统的N步相移技术在实验测量时必须采用精密的移相装置，以获得定步长的相移步进值，当存在相移步进偏差时，就不能够准确地解调出相位，针对这种情况，提出了一种基于非定步长的相移相位恢复算法，能够准确地解调出相位，降低了对移相装置的精度要求，大大提高了测量系统的精度和自动化程度。     

基于LabVIEW平台的通用数据采集卡的驱动方法及数据采集

介绍了非NI公司的数据采集卡的三种驱动方式:I/0方式;CIN方式;CLF方式.利用CLF驱动方式对PCI-1802L数据采集卡进行了双通道连续数据采集系统的设计,实践表明,LabVIEW具有良好的开放性,在该平台下不仅能方便的使用NI数据采集卡,也能灵活地使用非NI数据采集卡采集数据,这是LabVIEW与其它测试软件相比的特色之一.     

大孔径移相式CO_2激光干涉仪

叙述了已研制成功的红外移相式数字干涉仪的原理和性能，光源为ＣＯ２激光器（λ＝１０．６μｍ），该仪器光路是斐索型干涉系统，孔径为２５０ｍｍ，不确定度ＰＶ值优于λ／１３０（２σ）；也可构成泰曼球波面干涉系统。采用压电晶体驱动参考反射镜作相位调制，完成了对热释电摄像机的热电靶的温度调制。给出红外望远系统波前和光盘基片平面度实测光程差的二维等值图和三维立体图。     

基于LabVIEW的马铃薯分拣技术

针对马铃薯传统分拣包装工作主要是依靠人工完成,且具有生产效率低、耗费大量人力物力、自动化程度低等缺点。文中研究了基于LabVIEW的马铃薯分拣包装系统,可快速完成数据采集、图像处理、结果反馈等流程。通过LabVIEW的NI Vision控件完成对马铃薯图像的采集、处理工作,编写相应的分拣程序以完成相关的分拣工作。在机器视觉图像处理的基础上实现了合格产品分拣包装的目的。     

单模光纤相移三维轮廓测量术

提出了一种新的计算机图像处理光栅投影三维轮廓测量系统，该系统用一分二单模光纤耦合器产生正弦光强分布的投影光栅场；将光纤一臂绕在压电陶瓷（ＰＺＴ）环引入相移。将该系统用于实际测量得到了满意的效果。该系统具有结构简单、体积小、重量轻、光栅条纹清晰并且光强正弦分布等优点，有很高的实用价值。     

基于CCD和LabVIEW的激光光斑分析系统

建立了基于CCD和LahVIEW的光斑分析系统,以实时监测激光应用系统中光斑的状态.对通用图像采集卡的驱动程序进行配置以便在LabVIEW中调用.对采集到的原始图像用邻域平均法进行抑噪预处理,再用加权灰度重心法计算光斑的中心位置,用检测边缘的方法计算光斑尺寸.基于LabVIEW开发了具有独立界面的采集分析软件.     

基于微扫描的红外超分辨率成像系统的设计

为了满足高分辨率红外成像的应用需求,设计了一种基于微扫描的红外超分辨率成像系统.该系统利用压电陶瓷驱动红外焦平面阵列实现微扫描,利用CPLD产生压电陶瓷和红外信号的驱动时序,利用高性能DSP进行实时图像数据的处理,并将处理后的图像送到LCD进行显示.实验结果表明,该微扫描成像系统能够实现2×2微扫描方式的超分辨率成像,有效地突破了红外焦平面阵列单元个数对现有成像系统的分辨率的限制.     

基于光强传输方程与SLM的快速相位恢复

基于光强传输方程（TIE）的相位恢复技术,可以通过测量一系列垂直于光轴分布的散焦强度图,直接求解得到光场的相位信息。传统的基于TIE的强度图像采集系统在获得散焦图像时需要机械移动。通过在空间光调制器（SLM）上加载透镜相位图,使其实现可编程透镜的功能,任意改变此透镜的焦距值,可以实现不同的散焦距离,从而避免采集图像过程中CCD的移动。根据不同的算法理论,设计了两种光强图像采集系统。由于日常生活中使用相机拍照时,透镜的相位调制作用不可忽略,使用SLM代替含透镜的光传播模型中透镜的作用,设计了第一种实验装置。此外,通过在4f系统的频率域位置放置SLM,设计了第二种实验装置。真实实验的结果验证了这两种方法的有效性和正确性。     

基于Wi—FiDirect的农业图像采集系统设计

农业大棚所处环境偏远,通用的无线网基站难以很好覆盖,导致信号不强、通信不畅。提出了一种基于Wi—Fi Direct无线通信的图像采集系统。该系统采用Linux操作系统与ARM9s3C2440作为软硬件开发平台,将CMOS OV9650摄像头作为图像传感器,利用Wi—Fi Direct无线通信将采集到的图像信息发送至远程监控终端,上位机监控界面用LabVIEW开发。给出了图像采集系统的软硬件设计方案及测试结果。结果表明,该系统硬件结构小、运行稳定,最大优势是传输速率快,不用路由器就能组网实现远程图像的实时传输,在农业方面具有一定的实用价值。