带激光源的双目立体视觉机构设计

提出了基于激光标记的双目立体视觉测量的原理,通过激光标记解决目标物体上同一点在两幅CCD图像上对应点的快速匹配问题,从而方便地求取目标物体的深度信息。基于这种原理设计了一种四自由度的视觉机构,分别模拟人的脖子和眼睛的运动,保证摄像机完成对目标物体的捕捉。     

基于立体视觉和激光标记的空间物体位姿的快速定位算法

建立了一种4自由度双目立体视觉装置的传感器模型,根据空间两条相交射线唯一确定空间一点的原理,提出了在摄像机上加装激光源的方法,通过激光标记来解决目标物体上同一点在两幅CCD图像上对应点的快速匹配问题,从而很方便地求取目标物体的深度信息。最后,研究了目标物体空间位姿的图像定位算法,并通过确定的空间圆柱体位姿验证了该方法的正确性。     

基于RGB-D图像的物体识别与位置估计方法

在RGB-D图像包含物体颜色信息与深度信息的基础上,提出了一种物体识别与位置估计方法。采用二维加速稳健特征算法快速从场景图像中识别出模型图像所处的目标区域,进而从场景点云中分割出待搜索的目标点云,减小了三维物体识别的计算量。采用三维霍夫变换从目标点云中识别出模型点云所处的空间位置,从而精确估计出物体位置。在构建日常生活场景常见物品RGB-D图像库的基础上,进行物体识别与位置估计试验,结果表明所提出的方法适应性和稳定性好,具有识别速度快、识别精度与准确率高等优点。     

激光测体积术

激光测体积术是利用激光器直接对非编码的三维物体信息照相的技术。这里描述的特殊激光测体积仪利用了当锁模脉冲激光入射到物体上,在光的回波中与距离有关的时间延迟。在物体的几米深处达到了小于毫米的深度分辨率。     

激光测体积术

激光测体积术是利用激光器直接对非编码的三维物体信息照相的技术。这里描述的特殊激光测体积仪利用了当锁模脉冲激光入射到物体上,在光的回波中与距离有关的时间延迟。在物体的几米深处达到了小于毫米的深度分辨率。     

一种新型的表面深度测量系统

针对表面深度测量,设计了一种新型小型化检测系统,能够检测物体表面的深度信息。该系统硬件部分以激光线结构光作为光源,设计可调节光路,应用CMOS图像传感器采集图像。软件部分利用VC++设计应用软件,完成图像预处理、参数标定和求取深度参数。应用最小二乘法对系统进行全局多点标定,试验结果表明,全局多点标定的表面深度测量结果比以往的单点标定更加准确。     

视觉机器人的零件识别与抓取方法研究

为了满足视觉机器人能够精准抓取平面零件的需求,提出一种加入深度学习算法的零件识别与定位方法。首先,利用YOLOv4-tiny目标检测算法对目标物体进行识别,并提取出感兴趣区域（Region of Interest,ROI）送入PSPnet语义分割网络中进一步提取ROI。然后,将ROI区域进行亚像素级的模板匹配,并计算目标物体的深度信息。在目标物体中心坐标求解中,以ROI区域的最大内接圆的圆心作为目标物体的中心。最后,利用D-H法对机器人进行运动学解算,并进行抓取试验。实验结果表明：该方法的深度误差率大约为0.72%,视觉机器人抓取零件成功率达到91%,具有较高的定位精度和抓取成功率,可以满足实际工业分拣搬运需求。     

基于单应性矩阵的机器人视觉伺服系统研究

针对在视觉伺服过程中采用图像雅克比矩阵方法时遇到的对目标深度信息的求取等问题,并为了进一步扩大机器人的运动空间,设计了一种基于单应性矩阵的视觉控制器应用于视觉伺服控制系统。通过摄像机针孔模型求解出该单应性矩阵后,对其进行了奇异值分解,得到了机器人控制器的输入,从而实现了对机器人的控制;该控制策略运用Matlab/Simulink仿真软件,并结合在机器人学领域中被广泛采用的机器人工具箱,构建了基于图像的视觉伺服系统仿真模型,并选取一长方体表面上的4个角点作为目标物体进行了仿真抓取实验。研究结果表明,该视觉控制器使整个控制系统具有较强的稳态特性和较高的控制精度,图像特征点从当前位置运动到了期望位置,误差最终收敛于零,具有较好的控制效果。     

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测系统

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测技术,采用激光三角法测距和灰度重心法提取激光条纹中心的原理,使线结构光、透镜、CCD位置信息满足Scheimpflug共轭清晰成像条件。通过图像处理获取像面坐标系位移信息,得到待测物体物面坐标系的位移,利用灰度重心法实时提取结构光条纹中心的特点,结合嵌入式系统尺寸小、稳定、便携的特性,实现对待测物体进行实时、非接触和微位移测量。     

二维点列式激光多普勒法测量物体速度

提出了一种二维点列式激光多普勒测量方法,用于捕捉轨迹有一定波动范围的空间运动物体的速度信息。该方法使衍射光栅产生的多束相干光在空间某探测位置相交,从而形成一个结构可调的二维探测体阵列。当物体轨迹的波动量在二维阵列范围内时,系统即可以获得其速度信息。与扩展光束型的多普勒测速系统相比,该方法具有空间分辨率高及能量集中等优点,因此可以用于远距离探测。另外,对固体表面散射光的多普勒信号进行了分析及模拟。结果表明:测量结果与模拟结果相一致,且经频谱校正后的平均误差可以达到1.63%。该系统结构易于集成,调节方便,适用于轨迹有一定波动量的空间物体的速度测量。     

变边限高斯拟合提取激光条纹中心线方法的研究

投射到物体表面的激光条纹因被调制在条纹不同位置处其宽度也各不相同.因此高斯拟合法提取宽度有变化的激光条纹中心线时,由于不能确定合适的拟合数据使得提取精度较低.针对该种情况,提出了变边限高斯拟合法来提取激光条纹中心线,其特点是当激光条纹粗细发生变化时其高斯拟合数据边限也发生与之对应的改变,具体步骤是先采用极值法和边缘取中法获得条纹像素级的中心位置,然后采用阈值法提取出条纹各列法向宽度值,通过条纹法向宽度值和近似中心位置选定恰当的拟合数据进行高斯拟合.实验证明该法可获得亚像素级的激光条纹中心线,提高了提取精度.     

Contour extraction of a laser stripe located on a microscope image from a stereo light microscope

A stereo light microscope has a special optical structure that consists of two optical paths. With two cameras fitted on its imaging planes, a microscopic binocular vision system can be constructed, and this system can be applied in three‐dimensional (3D) shape measurements of a microscopic object. A novel‐shape reconstruction system is developed in this article composed of laser fringe scanning and a stereo light microscope. A laser projector emits a thin light sheet and projects it onto the microscopic object's surface. The microscopic object is placed on a micro‐displacement mechanism and moved in a given direction. The entire surface of the object is scanned by the light sheet. This system captures a series of microscopic images of the laser stripe, which are used to restore the 3D shape of the object. In this article, we mainly focus on the study of the laser stripe detection method, which is derived based on the Canny rule. First, the Canny rule outputs pixels at the left and right edges of the laser stripe. Then, a subpixel edge extraction method is proposed based on polynomial fitting that outputs the center curve of the laser stripe. Finally, an edge filter is used to smooth the edge burrs, and the Hermite interpolation method is used to link the broken edges and construct continuous, smoothing edge contours. The results show that this method can effectively find the subpixel position of the laser stripe and output high‐quality edge contours. The method is suitable for extracting the contours of a laser stripe located in a microscope image.     

基于双目标模型的时空上下文跟踪算法

传统的时空上下文跟踪算法在更新目标模型时不考虑跟踪结果的有效性,故目标被长时间遮挡后,目标模型容易被错误更新且难以修正。因此,本文提出了一种基于双目标模型的改进时空上下文跟踪算法以解决错误更新问题。该算法引入一个辅助目标判别模型来评估时空上下文算法跟踪结果的有效性,并根据评估结果对目标模型进行更新。辅助模型使用目标的局部纹理信息而不是相关性信息作为特征,在目标被长时间遮挡后也能准确评估更新内容的有效性,并能在遮挡结束后修正错误更新的目标模型。在多组数据集上的实验表明,改进算法在测试数据集上的跟踪成功率为82%,中心偏差为8pixels;在长时间遮挡等干扰情况下的跟踪精度比原时空上下文算法有明显提升,实现了目标的可靠跟踪。     

一种抗干扰的光刀中心提取方法

在光切法测量中,受太阳光照、被测物体表面纹理信息、低反射特性等干扰因素的影响,很难准确地提取激光光带信息。本文提出了一种有效地消除这些因素的解决方法。首先控制激光光源,连续采集两幅图像,其中只有一幅图像包含激光光带信息;然后进行背景运动补偿,使两幅图像只在激光照到的位置处稍有不同,将两幅图像相减,使激光光带信息突出;最后,对光带数据进行细化、修补处理获得完整的光刀中心轮廓线。实验结果表明,所提方法有效地消除了上述三种干扰因素的影响,非常适合现场运动工件的表面形貌测量。     

基于光栅投影技术的刀具磨损三维特征提取方法

提出了利用激光光栅投影技术对硬合金刀具磨损图像进行检测的方法。利用采集待测物体栅线图样中未变形区域包含的相位信息,使用最小二乘迭代法将数据拟合,得到了理想参考面相位分布参数。由于不需另外采集实物参考面变形光栅图像,不仅减少了实物参考面的采集步骤,而且不需要对实物参考面相位进行求解。实验表明:该方法利用数控机床换刀间隙进行检测,实现了在线测量。同时,该方法测量磨损区域的最大宽度、最大面积、磨损区域的周长、z方向最大深度参数的标准差和相对精度都小于0.01,具有较好的三维形貌轮廓检测精度。     

一种对空间突发性强闪光目标的测角方法

在空间发生的突发性强闪光事件,如低空随机发生的强烈爆炸等,具有很强的时间和位置的随机性,且持续时间短.提出了一种对空间突发性强闪光目标的光电测角方法.该方法可完成对强闪光目标中心位置的方位角和俯仰角的测量.介绍了该测角装置的基本构成和测角原理,对装置的关键部件也作了简单阐述.用该测角装置与经纬仪对太阳进行了测角对比试验,给出了其测量数据,分析了其测量精度.由于该装置采用变增益放大器和柱面形光电接收器,它具有对目标探测的动态范围大和实现对目标全方位测量等特点.     

A method for evaluating spindle rotation errors of machine tools using a laser interferometer

This paper presents a method for assessing radial and axial error motions of spindles. It uses the Hewlett Packard 5529A laser interferometer. The measurement is made using reflection directly from a high-precision sphere. Such object is used as the optical reflector. The sphere is affixed at the end of a wobble device, which is clamped in the spindle. The principle of measurement is similar to that of a linear interferometer, except that the high-precision sphere is used in place of the usual retroreflector. A convergent lens is utilized to focus the laser beam to a small spot on the sphere surface. This minimizes the dispersion of the beam due to the reflection on the spherical surface. A software package has been developed for data acquisition and presentation of the error motion polar plots of the spindle. Application of this spindle error calibrator on a CNC machining centre is undertaken. The results are presented and discussed.     

用面阵探测器测量激光光束质量

本文利用面阵CCD探测器,测量各种情况下的激光光束特性。这种方法可以很容易地测得激光光束能量的空间分布,并由此计算出光束中心、半径和椭圆度等参量。文中描述了这一实验装置和对He-Ne激光光束的各种测量的结果,并对测量精度和影响因素进行了分析和讨论,系统对激光辐射功率的测量精度可达±2%。     

天基目标瞄准中多传感器联合探测问题研究

空间目标的精确瞄准是进行诸多空间任务的基础。由于空间目标的特殊性，要在远距离针对高速飞行目标获得多种背景下的高捕获概率，依靠单独探测器很难完成。 本文提出了一种利用地基雷达预测目标飞行轨道，预测出目标的飞行轨迹，使天基探测设备在一个置信度较高的区域搜索；结合天基平台的红外激光，以及可见光探测方法，采用先进的信息融合技术的方法，保证在不同的背景下获得高的目标捕获概率。文中分析了在现有设备的技术能力下，满足基本的空间有效载荷的要求时，采用多探测器对典型目标的探测距离与探测概率的关系，得出在不同背景下它们的联合探测概率，为实施天基目标的瞄准提供了一条解决途径。