激光光斑中心高精度定位算法研究

为提高测风激光雷达系统光学结构能量接收效率,需要对激光雷达系统中的激光光斑中心进行准确定位. 通过对常用亚像素定位算法的分析,利用高斯拟合和矩形区域来对灰度重心定位算法进行优化,提出了激光光斑定位的改进算法,并与已有的算法进行了对比分析,设计并开展了验证试验. 试验结果表明改进算法比已有传统算法对激光光斑的定位准确性大幅提高,最大限度地减小光斑形状的不对称所导致的误差,对于光能量分布中心的估计也更为准确,是一种切实可行的光斑中心定位算法.      

快速成形激光光斑半径补偿算法的研究

快速成形系统生成的切片轮廓含有大量的奇异点和非常小的轮廓环，这是传统数控技术中的刀具半径补偿算法所不能妥善处理的，为此提出了一种新的快速成形激光光斑半径补偿算法，它基于补偿后的线段方向必须与原始轮廓线段方向一致的判据，先将原始轮廓进行修整，删除不符合判据的轮廓点并根据需要添加相应的顶点，然后再进行半径补偿，从而保证了补偿轮廓无畸变失真和与原始轮廓的一致性，该算法是一个简单迭代过程，效率很高。     

基于序列信息圆心拟合的大气激光光斑检测技术

为了降低大气湍流对水平链路无线激光通信APT子系统的影响,提高在强噪声中光斑检测算法的鲁棒性,提出了一种新颖的光斑检测跟踪方法.该方法采用序列间信息量的分布情况作为检测特征参数来拟合圆心,并且按照拟合方程估计光斑能量中心点,即在遵守最小二乘原则的前提下使序列间均方误差达到最小.本检测方法可以对大气湍流和背景光干扰起到较强的补偿作用,将检测误差有效地抑制在一个小范围内,对强湍流环境拥有很强的针对性,为水平链路无线激光通信的精跟踪提供了一种针对大气湍流的有效解决方案.该算法采用时域均衡的方法较为巧妙地回避开湍流引入噪声过强这一难题,使其在强噪声环境下拥有较强的鲁棒性.并且从工程实践的角度,较全面地分析了该算法的优缺点,并针对其瓶颈作出了展望.     

激光光斑及束腰光斑尺寸的测量研究

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是标志激光器性能的重要参数，也是激光器在应用中的重要参量。用CCD作为探测传感器，可以更精确地测出激光器的光斑尺寸和束腰光斑尺寸，克服了传统测量的繁杂过程，并用计算机控制及数据处理，测量精度由原来的10μm提高到2μm，为激光器性能研究和光信息处理提供了一种新的方法。     

LOM技术中激光光斑半径的自动补偿算法

详细论述了分层实体制造技术中激光光斑半径的自动补偿问题，从实体截面轮廓边界的特点出发，根据截面上各轮廓顶点的凹凸性，轮廓边界的内外性及走向等，快速确定激光光斑半径的补偿矢量，从而为快速成形制造过程中激光光斑半径的自动补偿创造了条件。     

激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响

研究了在激光脉冲能量和激光脉冲宽度一定时激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响。得到了离子产量最高的条件即最佳探测条件，同时还讨论了激光光斑面积对探测中常用的多光子电离的离子产量影响的程度。结果表明，激光光斑面积对离子产量的影响与光强指数在l附近变化快慢有关，光强指数变化越快，激光光斑面积对离子产量的影响越大。     

强噪声下激光光斑尺寸的估计

提出了加门限的滑动窗口一阶矩质心计算方法。该方法利用目标光斑与周围背景及噪声在形态分布以及灰度分布上的不同而提出的。从总光电子数、读出噪声方差、光斑尺寸和信号光斑质心与暗背景质心位置的距离四个方面将该算法与传统一阶矩质心计算方法进行了计算精度的对比。仿真和实验结果都表明,本文的算法较传统一阶矩方法在质心计算精度上有较大的提高。     

激光光斑测量技术研究

激光器的光束参数是表征激光性能的重要指标,设计了一套激光光斑测量控制系统,面阵CCD摄像机和图像采集卡采集激光光斑信息后,输入到计算机进行光斑图像信息的获取、能量信息的存储和图像分析等图像处理过程,从而实现激光光斑图像的高精度测量.     

激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响

研究了在激光脉冲能量和激光脉冲宽度一定时激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响。得到了离子产量最高的条件即最佳探测条件 ,同时还讨论了激光光斑面积对探测中常用的多光子电离的离子产量影响的程度。结果表明 ,激光光斑面积对离子产量的影响与光强指数在 1附近变化快慢有关 ,光强指数变化越快 ,激光光斑面积对离子产量的影响越大     

圆的多步法绘制理论和算法研究

就画圆的多步法绘制问题进行了讨论，其主要思想是预先设法求得每次扫描循环绘制圆弧所需的Pixels数目mk，然后依据mk值逐行进行绘制，此算法消除了绘制中Pixels的选择判断，提高了绘制的实时性。给出一般函数曲线和有关圆的多步法绘制的几个定理及算法，以及求mk的迭代表达式。实验数据表明这些原理和算法是可行的。     

双光斑中心识别算法比较

自准直仪是比较常用的测角仪器,其原理是检测激光形成的图像光斑的中心之间的距离,通过2个中心的横纵坐标差来计算物体偏离的角度．利用迭代阂值和图像分割等方法将光斑图像进行预处理,然后将得到的图像分别用重心法、圆拟合法和匹配法进行中心定位,并最终进行偏离角度的测定．文中介绍了所使用的几种方法,并进行了仿真比较,结果表明,圆拟合法更有优势．     

不同光斑模式的CO2激光在镀锌板钎焊连接中的应用

为了获得CO2激光填丝钎焊镀锌钢板的工艺特性,对CO2激光进行了光束成形,分别研究了圆形光斑、双焦点光斑和矩形光斑3种光斑模式下的镀锌板激光填丝钎焊工艺特点与接头质量．结果表明,采用双焦点的CO2激光光斑加热,钎焊过程适应性增加,并可获得良好的焊缝成形,同时提高激光能量利用率;矩形光斑钎焊可降低镀锌层烧损,但焊接适应性和激光能量利用率降低．通过改变CO2激光的光束能量分布,可以替代Nd：YAG激光进行镀锌板的连接．     

电磁振荡系统激光点信息提取及轨迹叠加程序处理

对于电磁振荡系统,采用拍摄速度为60帧/秒以上的CCD高速相机对激光光点运动路径的实时拍摄,通过对所获图像集的处理,可以得到每一帧图像中参考光点在某一时刻所到达的位置信息,通过对图像进行图像平滑和灰度变换等图像处理,可以准确提取各幅图像中目标图像的位置坐标,然后将只含目标图像的多幅图像进行叠加处理,进而获取在一段时间内的各个离散的位置坐标,最后采用多项式拟合完成对振荡系统运动状态的刻画,以实现对振荡系统相关物理量的测试。     

分段拟合中消除段外模态影响的方法

在整体正交多项式识别法的基础上，介绍了在分段拟合中消除段外模态影响的方法，通过对拟合频段外的低阶和高阶模态的分析和处理，提出用邻近拟合段前后两个频段中的模态来修正频响数据，并建立了曲线拟合模型，将该方法识别的结果与不考虑段外模态影响方法识别的结果相比较，结果表明该方法具有较好的计算精度。     

基于椭圆拟合的近红外图像的眼睛精确定位法

提出了一种新的近红外人脸图像的眼睛精确定位方法. 该方法首先使用基于Haar特征和AdaBoost算法的人脸检测分类器确定人脸区域和初始眼睛位置;然后用Sobel算子对眼睛区域进行边缘检测处理,得到眼睛边缘,并对它进行椭圆拟合获得眼睛的椭圆轮廓线;最后把拟合椭圆的中心点作为眼睛的精确位置. 实验表明,在正面人脸情况下,本方法能精确地定位近红外人脸图像的眼睛位置,在归一化人脸为120×120像素时,其平均误差小于1.5个像素,处理时间约7 ms.     

面向截面测量数据B样条曲面光顺拟合及其精度计算

分析了B样条曲线的光顺拟合方法，针对按截面测量所得数据，将B样条曲线的光顺拟合方法拓展到B样条曲面的光顺拟合，该方法能够适应各截面曲线上数据点数的不同，方法简单、易行．给出了曲面拟合精度分析的数学模型，数值计算表明，该方法效率较高．     

激光超声系统的定标

介绍激光超声的发展概况、物理机理、应用、接收以及实验的装置和所用的超声探头的设计;用铜和铝作为系统定标的材料,测定了超声纵波的声速;对所得结果进行了分析讨论.发现用激光超声测定声速的时候,对于特定的材料,一定的厚度和合适的光斑大小对于减小实验误差是非常重要的.     

基于非球面分光镜的高能激光功率和能量测试研究

高能激光在科研、军事和工业等领域的应用日益广泛,其功率和能量的准确测定是激光器性能评价和激光武器系统作战效能评估的重要依据。考虑到高能激光的物理特性和非球面元件的光学性质,提出了一种基于非球面分光反射镜的高能激光功率和能量测试方案。针对分光镜的面形参数及激光功率计的响应波段、测量范围、损伤阈值、有效探测孔径等特征参数,对激光束经过分光反射镜后到达两个激光功率计探测面的光束功率密度进行了数值仿真,将仿真结果与采集到的光斑进行了对比分析。同时,从能量角度对分光镜的分光效果进行了实际测试,分光镜的平均分光比达到98.75%,进而验证了方案的合理性。     

Parameterization for fitting triangular mesh

In recent years, with the development of 3D data acquisition equipments, the study on reverse engineering has become more and more important. However, the existing methods for parameterization can hardly ensure that the parametric domain is rectangular, and the parametric curve grid is regular. In order to overcome these limitations, we present a novel method for parameterization of triangular meshes in this paper. The basic idea is twofold: first, because the isotherms in the steady temperature do not intersect with each other, and are distributed uniformly, no singularity (fold-over) exists in the parameterization; second, a 3D harmonic equation is solved by the finite element method to obtain the steady temperature field on a 2D triangular mesh surface with four boundaries. Therefore, our proposed method avoids the embarrassment that it is impossible to solve the 2D quasi-harmonic equation on the 2D triangular mesh without the parametric values at mesh vertices. Furthermore, the isotherms on the temperature field are taken as a set of iso-parametric curves on the triangular mesh surface. The other set of iso-parametric curves can be obtained by connecting the points with the same chord-length on the isotherms sequentially. The obtained parametric curve grid is regular, and distributed uniformly, and can map the triangular mesh surface to the unit square domain with boundaries of mesh surface to boundaries of parametric domain, which ensures that the triangular mesh surface or point cloud can be fitted with the NURBS surface.     

基于递归函数理论的任意曲线拟合方法的研究

提出了一种任意曲线拟合的新方法,该方法以递归函数理论为基础,应用原始递归式来表示函数,求解过程中以递归迭代的主要计算方法,避免了用传统最小二乘法所致的病态矩阵现象,且在拟合多项式时具有自动确定其次数的优点。