新型方向性平面靶标及拓扑定位算法

设计了一种新型方向性平面靶标。区别于现有方向性靶标,该靶标仅由简单的圆组成,因此,设计和加工简单。针对靶标结构特点,提出了基于共线性规则的拓扑定位算法,实验证明,该算法处理准确、稳定可靠。根据应用需求,靶标易于改型使用,并提供了球和圆环型靶标的应用实例。     

激光平面扫描3D测量系统快速标定技术

建立了激光平面扫描3D测量数学模型，提出了一种全新的3D测量系统参数的快速标定方法，设计了由2个完全垂直的平面组成的立体标定靶标，使用1个靶标可同时标定测量系统的摄像机参数和光平面方程参数。采用该方法对激光平面扫描测量系统进行了参数标定，用标定后的系统对标准平面进行了测量，空间测量精度优于0．1mm。     

基于线结构光传感器的公路平整度测量系统

研制了基于线结构光传感器的公路平整度测量系统,用于测量铺设完成但未凝固之前的水泥路面平整度。该系统利用四套线结构光传感器来测量路面特定点的三维数据,通过激光测距仪获得距离信息,提出了一种测量系统运动颠簸误差修正方法,设计并研制了颠簸误差传感器。设计了一种新型全局平面靶标,可一步同时完成多个传感器摄像机内、外部参数和光平面位置参数的快速标定与坐标系统一。对系统进行了标定实验、精度验证实验及实际测量实验,实验结果证明该系统测量精度可达到0.2mm以上。     

相邻孔壁和小盲孔测量系统的研究

提出了一种应用电容传感器对两个微小孔间相邻孔壁进行精密测量的系统.基于非接触式电容测孔传感器的基本原理,研究了电容测头的电场边缘效应的影响及保护环的宽度选择,设计了电容瞄准测孔传感器的测头用于对相邻小孔的中心进行瞄准定位;设计了测量孔壁的电容差动测厚传感器.由一个瞄准测孔传感器和两个差动测厚传感器及三通道测量电路组成的系统 ,再配以RS232接口可直接与计算相连,采用LAB虚拟软件,经数据处理直接显示孔的大小和两孔间的壁厚.此系统不仅可对相邻小盲孔或通孔的壁厚进行测量,同时可测量小孔的任意截面的尺寸及形状误差.由于属于非接触测量,有无需进行测头及工件变形误差修正的优点.瞄准测头在现有微加工的技术下可以做的很小.此系统测量精度高,操作方便,测量速度较快,应用前景广阔.     

电缆激光多普勒在线计米系统研究

为了满足电缆生产过程中长度在线测量的需要,设计了基于激光多普勒测速原理的电缆长度在线计米系统。阐述了激光多普勒测速基本原理,设计了一种结构紧凑的双光束双散射型光路。提出了基于有限长单位冲激响应（Finite Impulse Response,FIR）滤波器的滤波带自适应选择算法,有效地滤掉基底信号和部分噪声,减小了多普勒信号噪声的影响,改善了信噪比;利用能量重心校正技术进行频谱校正,减小了系统的测量误差。搭建了实验装置,进行了对比测量实验,实验结果表明:该系统能实时、准确的进行长度在线测量,相对误差小于0.1%。     

三维视觉测量技术中的双目纹理映射技术

设计了基于双目摄像机的三维纹理映射系统,单色和彩色摄像机分别负责三维坐标和颜色信息的采集;建立了双目摄像机的像素匹配模型,并设计了简单的标定方法,确定模型中的内部和结构参数,建立高精度的像素对应关系,配合实现三维数据的纹理映射。还对双目纹理映射方法的测量过程进行了详细描述。经过实验验证,该方法不仅简单易用,还具有高于0.1个像素的匹配精度。     

基于 SURF 的快速图像匹配改进算法

针对传统 SURF 算法在图像匹配中使用固定阈值提取的特征点不均匀、匹配正确率低以及时间复杂度高的问题,提出 一种基于 SURF 算法的快速图像匹配改进算法。 首先,通过对 Hessian 矩阵行列式值分布的统计分析,提出一种阈值自适应方 法来提取更有效的特征点;然后采用四叉树方法对所提特征点进行均匀化以降低误匹配率,并提出一种划分深度自适应的方法 对四叉树算法进行改进,防止四叉树过度划分;最后,本文首次将 BEBLID 二进制描述子与改进 SURF 算法相结合,利用基于机 器学习的采样模式对特征点构建具有强描述性的二进制描述子,在提升匹配正确率的同时加快匹配速度。 实验结果证明,本文 所提算法在 Mikolajcyzk 图片数据集测试中的匹配正确率比传统 SURF 算法高 9. 7% ~ 27. 0% ,算法速度比 SURF 提高了 50% 以 上。 对比 SIFT、SURF、BRISK、ORB 算法,本文所提改进算法具有更优的鲁棒性和实时性。     

基于结构光扫描的彩色三维信息测量技术

提出了一种基于线结构光扫描的彩色三维信息测量方法，建立了扫描测量的数学模型，利用一种圆孔阵列平面靶标完成了系统光平面参数的标定。利用所研制的系统对一标准棱块进行测量，空间测量精度优于0．1mm。提出了通过计算测量点对应彩色图像中像素坐标获取颜色信息、对整个扫描数据进行颜色渲染的方案，并对小花盆进行了三维测量和颜色渲染，获得了完整准确的彩色三维数据。系统具有测量精度高、颜色渲染快速和准确的特点。     

大范围液位实时自动跟踪测量系统

针对传统液位测量方法的精度低、速度慢、测量范围受限制等问题,设计了一套基于视觉图像处理的高精度、快速的液位自动测量系统,它适用于测量范围大、液位变化速度快的实时液位测量。该系统以CCD摄像机采集的液位和钢尺图像为基础,通过钢尺刻度识别、钢尺刻线及液位识别三大识别模块完成液位高度测量,根据液位高度反馈控制电机带动CCD相机跟随液位实现实时自动跟踪测量。为了提高算法的识别速度,增强算法的鲁棒性,该系统采用了NCC(the normalized cross correlation)模板匹配数字识别方法,在刻线识别和液位识别过程中充分利用了图像的灰度特征和钢尺的结构特征完成识别。实验结果表明该测量系统的算法有着较高的鲁棒性以及较快的测量速度,可以完成精度在0.1mm以内的液位测量。     

锡膏激光扫描三维测量系统光强自适应调节技术

根据锡膏激光扫描三维测量系统在测量PCB电路板时底板和锡膏对激光光强的散射效果不同,设计并研制了一套光强自适应调节光源。该光源以程控电源为基础,分析光条中心提取效果与激光光强的关系,应用小波分解与频带能量比相结合的光强自适应调节算法实现测量系统光强自适应调节功能。进行了相关实验,实验结果表明该光源能够很好地实现锡膏激光扫描三维测量系统的激光光强自适应调节,并能选出最适合测量的激光光强,具有很好的适用性。