提高CCD激光自准直测量系统精度的一种方法

为了提高经纬仪的测量和跟踪精度，采用了一种CCD激光自准直系统对光电经纬仪车载平台变形进行实时测量；对测量系统的精度进行了分析，其精度很大程度上取决于CCD图像传感器输出信号的精度；研究了影响CCD精度的各种因素，并对CCD图像进行消噪处理，结果表明CCD图像的质量明显提高，从而提高了CCD激光自准直系统的测量精度。     

基于正交多项式不变矩的图像描述

通过对大图像、小图像、噪声图像的重建,比较了泽尼克矩、正交的傅里叶-梅林矩.畸变的雅可比-傅里叶矩的图像描述能力,最后得出:畸变的雅可比-傅里叶矩有着最强的图像描述能力.在实验中还发现:在噪声图像的重建中,随着重建阶数的提高,图像的重建误差并不是一直减少,而是和有噪声图像一样,是一个先降后升的过程,并对此现象作了解释:在离散空间中连续正交多项式矩并不是完全意义上的正交,是这种正交误差造成了此现象.     

激光基准成像测量光斑图像的亚像素检测算法

在激光基准下基于CCD成像身管轴线直线度测量系统中,对激光光斑图像的高精度检测和定位是影响系统测量精度的一个重要因素.为了提高激光光斑图像的检测和定位精度,提出了一种Sobel-Guass拟合算子的激光光斑亚像素边缘检测方法,同时结合最小二乘迭代圆拟合法设计了光斑中心的高精度定位.即:首先用Sobel算子细化边缘,进而在梯度方向上进行高斯函数拟合插值,进一步提高图像边缘位置的检测精度,最后经最小二乘圆迭代拟合后得到激光光斑的亚像素级几何参数,从而使测量系统的精度提高一个数量级.实验结果表明:像素细分后对像素点的定位精度可以达到0.1个像素,亚像素边缘对标志中心的定位精度优于0.03像素.     

基于PSD的非均匀激光光斑中心定位研究

激光光斑中心定位是光学检测中的关键技术,大量应用在光学通信ATP系统、光路自准直控制系统、光学非接触位移角度测量系统中。针对传统电荷耦合器件(CCD)检测方法无法精准定位非均匀、非理想圆激光光斑的问题,提出一种基于位置敏感探测器(PSD)的旋转激光光斑中心检测的新方法。该方法依据PSD能够连续检测光敏面上光斑重心位置的工作原理,设计了一种定轴心旋转且角度可控的激光实验装置,通过对该装置投射到光敏面上的光斑重心的轨迹探测,经Kasa算法处理后得到光斑的中心位置,相较于CCD无需进行图像处理。实验中搭建了PSD光斑中心检测系统,并对旋转的激光光斑模式进行了分析。结果表明,激光光斑中心定位模型的线性度为-1.036、位置分辨率为0.1 μm,精确定位了光斑中心的移动轨迹。该方法为非均匀光斑的实时高精度定位提供了一种新思路。     

面阵CCD在双轴自准直仪中的应用

介绍了一种高精度双轴自准直仪,它采用面阵CCD器件作为光电传感器,利用自准直原理实现二维角度的测量。对图像处理系统进行了重点阐述,采用直线拟合求十字线交点的方法保证了测量精度。     

MET1证据理论在不变矩目标识别中的应用研究

分析了简化的证据理论识别方法,并将其用于目标识别中傅里叶-梅林矩和小波矩的特征融合。在证据理论的具体应用中,运用相关系数法和相对距离度量法构造出了两种新的基本支持函数并证明了其合理性。实验结果表明,证据理论的识别方法既可以提取图像全局信息,也可以很好地提取局部信息,比单独使用的傅里叶-梅林矩或小波矩识别效果更好。     

激光三角法高精度测量模型

为提高检测准确性,提出激光三角法高精度测量模型,由变阈值亚像素灰度重心提取算法和CCD倾角误差补偿模型两部分组成;光斑中心定位算法对激光检测准确度起关键作用,针对已有激光中心定位算法的缺陷,提出了变阈值亚像素灰度重心提取算法,通过梯度函数和高斯拟合算法设定阈值去除光斑边缘噪声区域对中心定位的影响,并利用多项式插值提高灰度重心法精度;同时为提高实际工业生产环境中的测量准确性,建立CCD倾角误差补偿模型;应用激光三角法高精度测量模型,以STM32F407为硬件核心建立系统,以锥螺纹为被测物进行实验;实验结果表明:该测量模型实现了对锥螺纹信息的准确采集,且精度明显高于传统的灰度重心法,可以将锥螺纹检测的误差控制在10 m内。     

基于小波和Zernike矩的标尺靶亚像素检测算法

为解决特殊环境下基于光电成像的高精度测量系统中的低照度含噪靶面高精度测量的难题,提出了一种基于小波变换和Zernike矩相结合的亚像素边缘检测方法.该算法首先对获得的低照度含噪靶面图像采用基于小波变换局部模极大值的方法进行抗噪声的粗级边缘提取和去噪处理,获得靶面图像的像素级边缘和具有边缘保持特性的无噪声靶面图像,然后通过在边缘区域内求取Zernike矩的方法进一步提高边缘检测的精度,使得边缘检测的精度达到亚像素级,以便进一步提高测量精度.试验和仿真结果表明:该算法能够在特殊环境下实现对低照度含噪靶面的高精度边缘检测和测量,检测精度达到0.2pixel,具有较强的工程应用价值.     

基于线阵CCD的线路方向测量系统的开发

该系统硬件设备采用长距离准直激光光源、CCD图像传感器、旋转编码器、系统终端PC等器件,利用线阵CCD测量技术、数据处理技术、多信息传感融合技术等高新技术,能够对铁路路轨区段(长度≤200m)轨道几何形状进行高精度检测,将线路轨向测量结果直接数字化显示,为线路设备维修提供可靠的测量数据,解决了既有方法测量精度差、效率低的问题,能满足铁路工务系统作业要求、提高作业质量。     

基于空间矩的激光光斑中心亚像素定位

首先介绍了火炮身管弯曲度测量系统的构成,然后阐述了基于二阶空间矩算子的亚像 素定位算法,在此基础上对激光光斑中心位置进行高精度测量。先使用LoG算子把光斑边缘定位到单像素精度,然后使用二阶空间矩算子进一步细分,使边缘定位达到亚像素精度,再通过拟合计算得到光斑中心坐标。同时还进行了常用光斑中心定位算法与空间矩算法的对比实验,并对实验结果进行了定量分析。实验结果表明,二阶空间矩算法比常用光斑中心定位算法的定位精度有较大提高。     

玻璃测厚系统中激光双光斑中心定位方法

双激光光斑中心定位是利用半导体激光和CCD组成的玻璃厚度测量系统中的重要步骤。双光斑中心测量中由于光斑之间相互干扰,易导致光斑分布不均匀和杂散斑干扰严重等问题。传统的定位算法应用在玻璃测厚系统中均存在精度较低、抗干扰能力差等缺点。提出一种基于高斯拟合法的改进算法。首先采用二维零均值高斯函数进行平滑滤波;然后利用高斯拟合法对光斑进行拟合,以获得表征光斑理想光强分布的高斯函数;最后根据理想光强分布将杂散斑滤除后再进行高斯拟合求得光斑中心坐标。仿真实验结果表明此方法可以提高中心定位的精确度和抗干扰能力,使定位误差小于0.1个像素。     

基于圆拟合的非完整圆激光光斑中心检测算法

为了确定非均匀、非完整圆小孔激光光斑的精确中心,提出一种基于圆拟合的非完整圆小孔激光光斑中心检测新方法.该方法通过灰度形态学算法对激光光斑进行阈值分割,从水平和垂直两个方向检测粗略的激光光斑边缘,利用边界生长法消除比较短的圆弧和孤立的边缘点,通过反复迭代拟合获得最佳的圆轮廓并拟合出最终的标准圆.实验结果表明本方法精度明显优于传统的大型激光装置自动准直系统中的重心法,完全满足了该系统中对于非均匀、非完整圆小孔激光光斑中心求取的精度要求.     

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.     

空间目标激光回波光斑中心位置推算及分析

针对空间目标激光回波信号测量需求,本文从速差效应入手,以激光跟踪测量设备的回转中心为坐标原点,建立了垂线测量坐标系,推算出了激光回波光斑中心位置坐标公式,给出了激光回波光斑中心位置的计算方法,并进行了实例计算及计算结果分析。该组公式及计算方法可用于激光回波位置预估、激光跟瞄能力评价等方面。     

激光束偏转方向定位方法研究及应用

提出一种高精度确定激光束中心位置的方法。该方法以激光衍射理论为基础,利用CCD作为探测器,结合曲线拟合技术,使激光束在CCD上定位精度达到光敏元尺度的1/10.利用此方法检测棱镜顶角,精确度达到0.004°。     

基于Hough变换算法的激光牛顿环中心提取方法

目前激光牛顿环中心测量方法无法实现自动化、数字化、实时性，针对这一问题提出了基于Hough变换算法的软件实时处理方法。该算法利用图像边缘的梯度方向信息，很好地解决了一般Hough变换的无效累积问题，可以快速检测出圆心坐标。基本满足了实际应用的高精度导轨测量和准直测量。     

基于最优弧的激光光斑中心检测算法

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术,广泛应用在光学测量系统、光路自动准直系统、激光通信目标跟踪中。为了提高光斑中心及半径的检测精度和抗干扰性,提出了一种基于最优弧的激光光斑中心检测算法,该算法首先根据圆的对称性排除了受干扰边缘,然后选取对称性好的弧线作为最优弧,最后以最优弧的数据作为拟合数据,利用最小二乘法计算出圆的中心及半径,并与其他算法进行了比较。实验表明,该算法对于中心和半径的定位精度高、计算速度快,并有效地提高了中心检测的抗干扰性,适用于在线实时检测。     

Velocity measurement based on orthogonal CCD shadow photograph system in Ballistic range

A method of measuring the velocity of fast moving object by charge coupled device(CCD) shadow photograph system is developed.This system consists of high resolution orthogonal CCD cameras,time detecting device and the pulsed laser which can generate two short laser pulses with adjustable interval more than 100 μs.Experiments are conducted to measure the velocity of the flying steel ball.The results show that the proposed velocity measurement is effective in modern ballistic measurement.