三维测量中空间编码技术的研究

针对三维测量中的关键技术——空间编码技术，介绍了空间编码技术对测量的精度、速度和可靠性方面所起的重要作用。阐述了基于三角法结构光投影的测量原理。对空间编码技术在三维测量中的功能进行了研究，介绍了编码原理，总结了编码方案所应满足的条件。列举了当前典型的几种编码方案和一种新的条纹边界编码方案，并对它们进行了分析和比较，指出了它们各自的优缺点和发展趋势。在此研究基础上对空间编码技术作了进一步的总结，指出该领域未来的发展方向将是彩色编码与已有编码的结合。     

信息光学 光学信息处理、图像识别

O438 2005042704 液晶编码光栅编码设计与编码点匹配技术研究=Study on the coding design and point matching of LCD coded raster [刊,中]／邾继贵(天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津(300072)),薛婷…／／光电子·激光,-2005, 16(2),-164-166 液晶编码光栅的编码设计及其精确匹配是形貌测量的关键技术。基于液晶显示可控的特性,由计算机控制实现液晶光栅编码的交换,无机械运动。通过液晶光栅编码可以直接获得被测物体形貌特征点信息,提高了测量速度和效率。实验表明,采用粗匹配和基于角点的精匹配方     

数字投影三维数字成像的并行DSP实现

提出一种基于数字白光投影的三维数字成像嵌入式DSP处理系统.该系统根据时序变频条纹投影原理,利用TMS320DM642定点DSP和FPGA硬件电路以及多线程软件技术实现了条纹编码、编码图像采集和条纹分析的流水线处理过程.为了提高相位解调算法的速度,使用软件流水对其进行了优化.对于512×512像素图像,五步相移时的条纹图处理速度可达到39.7 fps,能满足快速条纹图处理的要求.测量实验表明,该系统可以实现快速、准确的三维轮廓测量.     

空间编码与灰度投影相结合实现高效3-D形貌测量的研究

介绍了一种结合空间编码与灰度投影来实现高效三维形貌测量的方法。用空间编码完成对被测空间的粗略编码,用灰度投影完成精确编码,将它们结合起来得到被测物体表面丰富的编码信息,作为一种基于三角法的三维形貌测量方法,能够在物体表面非常不连续和外部光照造成的背景光强分布不确定的情况下工作良好。同时,与传统的空间编码方法相比,它大大提高了空间编码的效率。实验表明,该方法用５ 幅图像取得了与灰度码１０幅图像相当的测量结果。     

曲面测量中采用光栅位移法的空间编码技术

针对三维非接触曲面测量中的高密度编码,以及由于光栅过密影响编码效果的问题,提出了一种采用光栅位移的方法进行空间编码的方案。在光栅保持一定宽度的情况下实现了高密度的空间编码。将被测物空间划分为1024条带状区域,达到了横向分辨率为1300的摄像机的极限,为充分利用硬件资源、提高测量精度打下了良好的基础。     

全息编码靶标及图像逆投影校正匹配

设计一种具有全息特性的平面编码靶标,该编码靶标利用局部编码获得该部分在靶标上的位置及靶标整体状态,可应用于位姿测量,提高了测量范围和测量精度。针对编码靶标的解码和匹配问题,提出基于靶标图像逆投影校正和相关匹配的解码算法,采用透视变换,将靶标图像重建到三维空间中,对其进行旋转校正后再投影到原像面中。改进了相关匹配算法,改进后只需搜寻编码靶标上的标志点,匹配效率得到提高。实验结果表明,所提解码匹配方法具有很好的匹配效果和匹配效率。图像逆投影校正方法可应用于摄影测量中的编码靶标解码匹配,不受编码规则限制,可有效提高解码正确率。     

用偏光干涉法动态测量扭曲向列型液晶指向矢

提出一种基于双折射晶体劈的偏振态实时测量方法,并将该方法用于扭曲向列型液晶透射光的偏振态分析,实现了液晶分子平均指向矢的动态测量.利用基于晶体劈的偏光干涉法将待测光的偏振参量编码为两组干涉条纹,通过对干涉条纹定位实现偏振态的实时测量;再根据液晶指向矢的倾角、扭转角与透射光偏振态之间的关系,推算出液晶分子平均指向矢的动态信息.本实验测量液晶指向矢的速度为每秒5次,液晶平均指向矢的倾角、扭转角的测量准确度达到0.2°.本文研究为液晶分子平均指向矢的动态测量提供了一种有效途径.     

基于相关序列脉冲的布里渊光时域反射测量系统解码方法研究

布里渊光时域反射测量(BOTDR)系统空间分辨率和传感距离存在相互制约的关系.相关序列脉冲编码技术可用于解决这一矛盾,但直接对编码脉冲的布里渊散射采样信号进行解码,会因采样时间间隔小于编码单位脉冲宽度而导致解码信号的失真,从而降低了系统空间分辨率和测量精度.分析了直接互相关解码对BOTDR系统空间分辨率的影响,提出一种...     

二值时空编码照明三维测量中的冗余编码方法

在采用二值时空编码结构照明的三维测量中,由于遮挡、阴影及光学系统的低通滤波特性等原因导致被测物体部分区域解码错误或无法解码.为减轻这些因素对测量结果的影响,提出了一种采用冗余编码的二值时空编码照明三维测量方法.该方法在空间相邻区域设置相同编码,以时间坐标进行区别.解码时,根据编码的冗余性对结果进行校验、残缺编码恢复.与原有编码相比,在不增加投影模式数量的情况下,获得了更多的有效点数,提高了解码的可靠性,并为进一步的纠错提供了更多信息.     

二值时空编码照明三维测量中的冗余编码方法

在采用二值时空编码结构照明的三维测量中,由于遮挡、阴影及光学系统的低通滤波特性等原因导致被测物体部分区域解码错误或无法解码.为减轻这些因素对测量结果的影响,提出了一种采用冗余编码的二值时空编码照明三维测量方法.该方法在空间相邻区域设置相同编码,以时间坐标进行区别.解码时,根据编码的冗余性对结果进行校验、残缺编码恢复.与原有编码相比,在不增加投影模式数量的情况下,获得了更多的有效点数,提高了解码的可靠性,并为进一步的纠错提供了更多信息.     

CCD测量转速的新方法

为了测量瞬时转速，对旋转体转速在空间坐标系中的关系进行了研究，并建立了旋转机械瞬时转速测量模型。利用线阵CCD技术设计了一种新型光学瞬时转速测量系统。该系统采用3级流水线结构对测量数据进行实时处理。测试结果表明，该方法解决了旋转机械瞬态性能分析中瞬态转速测量存在的缺陷，克服了传统转速测量方法在测量瞬时转速方面存在的不足，为瞬时速度测量提供了另一种思路。     

A study on a fast measuring technique of wavefront using a Shack–Hartmann sensor

The measuring resolution and speed for wavefront are important to improve the performance of an adaptive optics system. In this paper, we propose a fast measuring technique with high resolution in the Shack–Hartmann wavefront sensor. The proposed measuring technique of wavefront combines the conventional center of mass algorithm with an estimated weighting factor. The estimated weighting factor is a real value anticipating the real center of mass in a wavefront spot image. This estimated weighting factor can be calculated at the initialization step of an adaptive optics system. We designed a robust adaptive optics system with this proposed measuring algorithm. The measuring accuracy and speed are investigated by using the proposed algorithm compared with the conventional center of mass algorithm in experiments.     

摄影焦距对测量箭体漂移影响的分析

高速摄影仪在航天试验靶场中主要用于火箭垂直起飞段的横向漂移测量,它采用近距离、短焦距物镜对火箭进行跟踪测量,任何微小的线量误差将带来较大的测量误差,以致严重影响火箭漂移量的处理精度。为此,建立了高速摄影仪摄影焦距的微量变化对箭体漂移量误差产生影响的数学模型,利用标称数据进行仿真分析,并给出焦距修正系数的计算方法。     

多个CCD交汇测量系统的理论研究

本文介绍了采用多个线阵ＣＣＤ 组成交汇测量系统的基本原理,导出了测量坐标的计算公式,并利用有关的误差理论对该方法的测量精度进行了详细分析。研究结果表明,多个ＣＣＤ 交汇测量系统能够得到较高的目标捕获几率,同时还能有效地提高坐标测量精度。对大靶面、高速小目标物体的精密测量具有重要意义     

GS-221高速摄影机的驱动与控制系统

GS—221高速摄影测量仪是用于测量大型火箭(导弹)起飞段的姿态及其横向漂移量的专用超小型高速电影经纬仪,其主机为一台间歇式同步高速电影摄影机。本文简要介绍其驱动控制和点阵数据记录系统。     

GS-221高速摄影机的驱动与控制系统

GS—221高速摄影测量仪是用于测量大型火箭(导弹)起飞段的姿态及其横向漂移量的专用超小型高速电影经纬仪,其主机为一台间歇式同步高速电影摄影机。本文简要介绍其驱动控制和点阵数据记录系统。     

基于图像处理技术的航空相机镜头焦面自准直定位研究

提出基于图像处理技术的航空相机镜头焦面定位的方法,利用光电自准直原理进行焦面定位,并选用两种图像清晰度评价函数实时提取图像清晰度特征,采用优化的爬山算法进行快速检焦。仿真实验结果表明:利用本系统对焦距为750 mm,F数为6.3,CCD像元尺寸为6.8 m6.8 m,成像光谱为500 nm~800 nm的航空相机进行焦面定位精度测定,得到相机的半焦深为0.040 mm,可用于航空CCD相机的焦面检定及航空CCD相机的自动调焦系统。     

Measurement of ocular axial length using full-range spectral-domain low-coherence interferometry

We demonstrate a system for measuring the ocular axial length(AL) with high sensitivity and high speed using spectral-domain low-coherence interferometry(SD-LCI). To address the limit in measuring such a large range by using SD-LCI, we propose a full-range method to recognize the positive and negative depths. The reference arm length is changed synchronously with the shift of the focal point of the probing beam. The system provides a composite depth range that is sufficient to cover the whole eye. We demonstrate the performance of the presented system by measuring the ALs of five volunteers. This system can provide the A-scan ocular biometric assessment of the corneal thickness and AL in 0.1 s.     

偏振光斯托克斯参量的高速实时测量技术

为了满足对高速变化的偏振态的测量,提出一种能够对偏振态实现高速测量的技术。阐述了利用1/4波片与起偏器测量偏振光的斯托克斯参量常规的原理和方法,根据高速测量的要求推导出了新的斯托克斯参量计算公式,并依据此公式设计了基于多通道偏振态高速测量的方案,设计了具体的方法并编写了控制与算法程序。测试表明,该系统的测量速度达到了每秒700次偏振态测量,测量速度主要由电子线路的性能决定,测得的结果稳定可靠实现了光纤传输偏振态的高速测量。     

基于FPGA反射式激光双速测量系统的设计与实现

物体在运动时旋转,可以减小物体运动过程中的空气阻力,增加运动运动稳定性,提高发射效率。而在一些发射系统中,弹丸在运动的过程中,也会发生旋转。通过测量弹丸的旋转速度和运动速度,可以更好的了解弹丸运动规律、调控运动行为,获取即时环境信息。文中提出了一种高灵敏度反射式测速系统,该测速系统采用高速响应数字激光传感器作为测量器件,采用FPGA编程进行控制和运算,具有抗低频电磁干扰的优点。应用该测速系统可以同时测量电磁发射系统中弹丸在出口处的水平运动速度和旋转速度。