基于改进灰度重心法的光带中心提取算法

在线结构光三维测量中,由于线结构光光源质量、物体表面反射率非均匀性以及表面粗糙性等因素的影响,激光光带经常会出现宽度不均匀,光带亮度不集中、离散性较大的现象。本文提出一种改进灰度重心法提取激光光带中心线,该算法基于自适应二值化处理得到光带各列法向宽度值以及光带的准确边界。然后,利用光带边界与灰度数据进行灰度重心计算确定出光带的中心位置。结果证实,改进算法中灰度重心的计算范围与光带宽度相一致,因而具有较高的提取精度和良好的适应性。     

双光路透射法测量浮法玻璃厚度研究

基于光的折射和透射原理,提出了一种测量浮法玻璃厚度的双光路透射法。该方法采用两个对称放置的线结构激光同时照射浮法玻璃,两束透射光经玻璃另一侧对称放置的双反射镜反射后再经透镜成像在图像传感器CCD的光敏单元上,利用Matlab对采集卡获取的线光带图像进行去噪处理,采用自适应边界阈值定位及灰度重心算法提取线光带图像中心像素,进而计算中心像素差,通过分析给出玻璃厚度与中心像素差变化量的关系式。通过对不同厚度的玻璃进行实验测量,结果表明双光路透射法测量精度高,能够满足玻璃厚度测量国家标准。     

一种线结构光亚像素中心坐标提取方法

为了提高光条中心点提取的精度和速度，提出了一种新的线结构光条纹中心亚像素提取方法。首先对图像进行中值滤波，采用轮廓跟踪算法避免扫描光条纹区域外的像素，以此提高计算速度，结合灰度重心法对光条纹中心进行初提取；通过均方灰度梯度法计算光条纹的法线方向并以初提取点为中心进行双线性插值；以提取到的初始点和插值点采用加权灰度重心法计算光条纹中心的亚像素位置。实验结果表明，所提方法的标准误差在0.140 0 pixel左右，运算时间约为0.067 0 s。     

基于自适应窗曲线拟合的结构光条纹中心提取

在结构光视觉系统中,光条中心位置的提取精度非常重要。在总结现有的结构光条纹中心提取方法后,提出了一种结构光条纹中心自适应窗曲线拟合法。该方法在保持曲线拟合法优点的同时,克服了拟合窗口的尺寸选取对拟合结果的影响。光条中心的定位精度从而可以达到亚像素级。实验结果表明,使用自适应窗曲线拟合法与传统方法相比,改善了条纹中心提取的稳定性和精度。     

基于FPGA的光条中心线实时提取方法

随着高铁的普及,列车螺钉松动、车身变形等安全问题渐渐引起了人们的重视,如何检测高铁车身是本文要研究的问题。本文采用激光三角法测量模型,当线结构光扫描高铁车身时,可以根据激光条纹的畸变程度,判断高铁列车是否存在安全隐患,而如何快速、精确地提取激光条纹中心线是首先要解决的问题。在考虑了光源选择、环境噪声、被测物反射等因素的基础上,首先对图像进行预处理,选择中值滤波去除噪声,然后用最大类间方差法将目标区域与背景区域分割;最后,用改进的灰度重心法对目标区域进行中心线提取。本文在FPGA上实现了对分辨率为1 024 pixel×200 pixel图像的处理,实验结果表明,提取光带中心线用时不超过0.97 ms,能够满足高铁检测系统对光带中心线提取实时性和准确性的要求。     

基于改进灰度重心法的线结构光中心提取算法

针对传统算法无法准确提取线结构光条中曲率变化较大区域中心线的缺陷,提出了一种基于改进灰度重心法的线结构光中心线提取算法。基于阈值法提取感兴趣区域和开闭运算滤除图像中的噪声点,获取质量相对较高的待处理图像;利用灰度重心法提取光条中心点,得到初始坐标并设置一个矩形计算区域,根据最小二乘法计算每个初始点的方向向量和法向量;在设定的矩形区域内计算初始点在其法线方向上的偏移量,得到精确的中心点坐标。实验结果表明：提出的算法能在线结构光中心中曲率变化较大区域精确提取中心线,提取精度均值为0.096 pixels,精度比率为44.2%,平均提取速度为0.082 s。     

钢轨磨耗动态测量结构光条纹中心提取算法

针对钢轨磨耗结构光动态测量中结构光条纹中心提取的实时性问题,提出一种新的序列图像中结构光条纹中心的快速提取算法。以上一帧图像中提取的钢轨条纹中心作为条纹中心的初始位置,首先对初始位置进行校正,以补偿传感器振动所带来的图像中条纹纵向变化,然后在法向方向上使用灰度质心法计算得到条纹中心的近似值,通过在近似值点计算单点Hessian矩阵获得条纹中心的亚像素精确位置。实验表明,该方法速度快、精度高,有效解决了基于结构光视觉的钢轨磨耗动态测量中条纹中心的实时精确提取问题。     

基于线结构光的三维测量系统关键技术研究

提出了一种基于线激光、工业相机 、步进电机和 计算机的结构光的单目视觉三维扫描测量系统,阐述了其工作原理,建立几何数学模型,搭 建了系统试验平台,并基于灰度平方加权重心法提取光条中心。实验结果表明, 系统测量误差小于±0.03mm,光条中心提取精度达到亚像素级,满 足工业测量应用需求。     

脚型三维曲面测量技术

提出了一种新的三维曲面测量方法,利用激光片光对脚进行光切,在脚的某一个截面上形成封闭光带,用3个CCD摄像机对截面光带成像,可一次获得脚的某一个截面的二维轮廓信息,再沿光切面的垂直方向步进测量,经CCD摄像机像面和光切平面之间的空间映射变换后可得到脚的整个三维曲面信息。     

结构光光条中心亚像素快速提取方法

为准确获得结构光光条图像的光条中心,提出了一种新的光条中心亚像素提取方法。该方法通过光条截面能量中心和光条法线方向的迭代计算,实现了光条中心的亚像素精度快速提取。仿真实验结果表明,对于768×576piexl的图像,在噪声水平σ=36时,光条提取精度达到0.12piexi像素,光条提取速度约6.5ms。     

一种全局优化的激光光斑亚像素定中算法

根据激光光斑特征提出其中心位置检测方法,该法先假定激光光斑中心位置,再利用假定激光光斑中心点的投影圆上等效光强原理对其进行重建,并将重建前后两者的光强差的绝对值之和作为评价假定点与真实光斑中心距离的指标,最后,根据所述指标最小化原则求取激光光斑中心位置。理论分析表明,对于标准高斯分布的激光光斑,所述评价指标与假定点及真实光斑中心间的距离成正比,在真实光斑中心处,其评价指标值为零。对于实际激光光斑,在其中心处所述评价指标的值接近于零,为提高其抗噪声干扰能力,采用距离加权法作为其改进的评价指标。对有噪声干扰的实例计算结果表明,该法中心定位达到亚像素精度优于0.1 pixels,不仅定中精度高,而且算法速度快、稳定性好、抗干扰能力强。     

改进阈值分割的光斑中心定位方法

光斑定位精度是激光通信瞄准、捕获、跟踪(APT)系统的重要指标,而传统的光斑定位算法,面临定位精度低,抗干扰能力差,实时性差等问题。为了满足激光通信APT系统光斑高精度定位的需求,提出一种改进的激光光斑中心定位方法。该方法通过改进阈值分割,降低了噪声干扰,提高了光斑定位精度。结果表明,与传统的阈值分割方法相比,光斑中心计算精度提高了25%以上,是一种可行的光斑中心定位方法。     

外加交变电场情况下屏蔽明孤子自偏换特性研究

用微扰法从理论上计算了外加交变电场的光折变晶体中屏蔽明孤子的自偏转特性,在外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致的情况下,晶体中形成屏蔽明孤子,其自偏转方向偏向晶轴反方向,并且孤子中心的偏转轨迹为一抛物线,当传播距离为一定值时,其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比,当孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时,光孤子的偏转距离最大。伴随自偏转的同时,光孤子中心的空间频率随着传播距离由低频向高频线性移动,导致光孤子的横截面振幅分布发生了变化,偏转方向的曲线斜率变大,反方向的曲线变得平坦。     

一种基于局域亮度极大的环栅激光图像边缘检测

针对无衍射激光图像特点,提出了一种由亮环确定图像中心的方法.利用局域亮度最大原理,提取亮环屋脊边缘点;对各个亮环边缘点用最小二乘法拟合圆心,取拟合残差最小的亮环的圆心作为整幅图像中心.该方法运算速度快,对图像无需二值处理,避免了阈值选取不当对图像边缘位置的影响,可以自适应地利用周围像素亮度值来确定图像边缘.该方法已应用到船舶的同轴度检测,获得了很好的结果.     

一种计算单模波导输出的快速方法及其在结构优化中的应用

提出了一种快速准确的新方法,用以计算入射场耦合到波导的能量.这种方法将BPM(beam propagation method)和叠加积分法结合起来,克服了单独用BPM计算场分布的效率较低的缺点,同时也克服了叠加积分只适用于计算规则波导的缺点,该方法称为正交过滤法.用这种快速方法对星型耦合器中输出波导的锥形波导形状曲线进行优化以获得最大的耦合能量.     

基于红外卫星云图的台风中心自动定位方法研究

台风中心定位一般依靠气象专业人员采用人工手动方式进行,自动化程度不高,效率低。本文利用单幅红外台风云图,根据台风运动特征以及天气学诊断原理,建立了基于红外卫星云图的云运动矢量主方向提取方法;在此基础上,根据台风密闭云区近似为圆的几何形状,构建了以圆的几何特性为约束的台风中心自动定位最优目标函数,求得了解析解,实现了有眼和无眼台风的自动定位。用这种方法对2005年“海棠”台风多个时次的红外卫星云图进行了台风中心自动定位仿真。该方法的定位精度较高,可作为台风中心自动定位的良好技术手段。     

Atlas renormalization for improved brain MR image segmentation across scanner platforms

Atlas-based approaches have demonstrated the ability to automatically identify detailed brain structures from 3-D magnetic resonance (MR) brain images. Unfortunately, the accuracy of this type of method often degrades when processing data acquired on a different scanner platform or pulse sequence than the data used for the atlas training. In this paper, we improve the performance of an atlas-based whole brain segmentation method by introducing an intensity renormalization procedure that automatically adjusts the prior atlas intensity model to new input data. Validation using manually labeled test datasets has shown that the new procedure improves the segmentation accuracy (as measured by the Dice coefficient) by 10% or more for several structures including hippocampus, amygdala, caudate, and pallidum. The results verify that this new procedure reduces the sensitivity of the whole brain segmentation method to changes in scanner platforms and improves its accuracy and robustness, which can thus facilitate multicenter or multisite neuroanatomical imaging studies.     

基于CCD激光衍射暗纹间距的精确测量算法研究

激光衍射测量技术对于测量微小尺寸的工件有很大优势,但是由于较高级次暗纹的光强较微弱,被中央明条纹光强所掩盖,以及散斑和CCD热噪声的影响,暗条纹中心距很难精确测量.将CCD视频信号先进行自适应滤波,消除噪声影响,再利用差分法和取平均值的方法找到暗点的粗略位置,进而用最小二乘法进行局部拟合,确定精确暗点位置.实验表明用改进方法处理暗条纹精度较高.     

中心波长及脉宽对能量叠加光束远场的影响

多束激光的远场叠加对于提高远场靶面能量是一种有效的方法,单元光束的参数的变化对于远场合成光束都会产生影响。为了分析脉冲激光参数控制对远场能量分布的影响,利用夫琅禾费衍射积分公式导出了4束普通脉冲高斯光束合成的远场光强的解析式,并整理了激光中心波长和脉宽的改变对远场叠加后能量分布的影响之间的具体关系。通过MATLAB的数值模拟,结果表明:当光束的中心波长减小或者脉冲宽度减小时,远场能量向中心轴上汇聚,远场轴上光强增加。当轴上光强相对于理想中心波长和脉宽的远场轴上光强的变化率小于5%,中心波长变化率最大不能超过7.89%,或者脉宽变化率最大不能超过91%,因此,中心波长的变化对于远场光强分布的影响比脉宽更大。     

Large-signal photoconductivity in semiconductors

A simple formulation based on only particle conservation, continuity of occupation of imperfection levels, and continuity of free carriers, is applied to several large signal photoconductivity problems in semiconductors with isolated imperfections with discrete energy levels. The validity of the method is demonstrated by comparison with a variety of large signal predictions of the Shockley-Read recombination model. The model is then applied to several problems of interest: (1) the lifetime expected for two competing recombination centers, (2) the phenomenon of superlinearity of majority carriers encountered in two and three center models, and (3) the effect of several different trap distributions on superlinearity and the expected light intensity dependence of photoconductivity.