平顶线结构光的中心检测算法及光刀平面标定

针对传统线结构光光刀平面标定方法测量精度不高,应用范围小的问题,提出基于平面标靶的线结构光系统光刀平面标定,对无激光的标靶图片进行迭代摄像机标定,有激光的标靶图片进行光刀平面标定.提出光强符合均匀分布的平顶激光检测中心算法,将平顶激光建模为矩形的台阶函数,估计背景亮度和前景亮度,确定亮条纹宽度,再将窗口内的有效像素参与重心计算,得到光条纹中心.用该算法对不同噪声及不同量块的图片进行处理,结果表明,处理后图像的均方根误差分别在0.149pixel和0.176pixel内,表明该算法抗噪声能力强、精度高.用该算法提取光条中心,计算光条在标靶上的位置,根据至少两个姿态下的光条中心三维点,基于最小二乘法拟合光刀平面.通过迭代摄像机标定和光刀平面标定,利用三角测量法,在立体视觉模型下获取物体的三维点云数据.实验测量两个距离为100.5mm的标准球,相机与标准球距离为500mm,比较两球心距离与标准距离,测得平均误差为0.236mm.表明平顶激光检测中心算法切实可行,光刀平面标定方法基本满足要求.     

金属表面非相干线结构光条纹中心提取方法

采用线结构光法测量金属表面形貌时,由于受到金属表面光学特性和散斑噪声的影响,条纹中心的提取误差往往较大。为此,提出了一种非相干线结构光形貌测量方法,避免了散斑噪声的影响。通过分析该方法测量金属表面形貌时的条纹图像特点,提出一种适合非相干线结构光条纹的中心提取方法。该方法首先采用结合积分图像原理的自适应阈值分割算法,对原条纹图像进行分割。采用灰度重心法粗提取原条纹中心坐标,以该坐标为基准向条纹宽度方向延伸,从而确定阈值分割后条纹图的感兴趣区和背景区,并去除背景区的噪声。经中值滤波后,采用几何中心法提取条纹中心。实验结果表明：采用该方法提取粗糙度样块表面非相干光条纹中心的平均误差为1.5μm,提取齿轮渐开线样板表面非相干光条纹中心的平均误差为0.9μm,均比其线激光条纹中心的提取误差小。所提方法能实现金属表面非相干线结构光条纹中心的精确提取。     

基于线结构光的视频内窥镜测量技术

针对视频内窥镜的测量需求,提出了一种基于线结构激光照射的测量技术。采用线激光作为定标光照射物体表面,建立了线结构光成像模型,标定了不同物距时的放大率和图像中线位置间的比例系数。通过构建测量平台计算了物体的几何参数,实验结果表明测量误差在10%以内,能够满足视频内窥镜观测和测量要求。     

汽车焊缝密封胶条的光条中心提取算法研究

汽车焊缝涂胶能够提高车身密封水平, 需要对胶条进行检测并且获得三维信息。激光三角法是应用广泛的检测方法, 其关键技术之一是准确提取光条中心。但针对黑色被检胶体, 光条中心提取鲁棒性差, 因此提出了一种基于光条分割的Hessian矩阵定位和高斯曲线拟合的算法。首先, 将整体图像对比度提高, 运用去噪算法消除干扰的噪声; 然后用极值法初步定位光条, 结合Hessian矩阵对激光条的中心进行定位; 最后利用高斯曲线准确拟合出激光条的中心。实验研究表明, 在对光条图像添加噪声幅度为100的白噪声之后进行处理, 同样能够将精度控制在亚像素级别, 能够提高黑色被检测物体的光条的稳定性。     

自由飞行昆虫运动变形测量中弱光条提取

通过分析昆虫自由飞行状态下结构光光条图像的特点,提出了一种用于提取昆虫运动变形测量中弱光条中心点的图像处理方法。该方法根据图像的灰度分布情况对图像进行分块,采用小波理论对图像消噪,利用模糊增强和小波同态滤波相结合的算法增强各图像的弱光条信号,再应用steger算法提取弱光条中心点的亚像素位置。给出几种算法实验结果的比较和分析,表明该方法成功实现了弱光条信号中心点的提取,并有效抑制了噪声和干扰。     

大视场下线结构光光条中心的快速提取

在线结构光三维测量中,线结构光光条中心的提取是关键的一步。针对强背景光大视场下线结构光光条(长度约2m)中心的提取,提出了一种基于感兴趣区域(ROI)的光条中心提取方法。首先用统计的方法确定图像处理的ROI,再在此区域内用最大类间方差法进行阈值分割并用灰度重心法提取中心。结果表明:在VisualC++6.0平台上,处理一帧1280×1024大小的线结构光条图像大约用时47ms,且光条中心提取精度高。这种提取中心的方法很好地减弱了大视场下强背景光的干扰,提高了光条中心提取速度。     

基于加权能量集中度的光条成像质量评价方法研究

线结构光视觉传感器的光条成像质量是判断摄像机曝光时间设置是否合适,系统能否达到最佳测试精度的重要因素。从横截面近似高斯分布的光条出发,综合考虑影响能量集中度的峰值灰度和光条宽度,提出了一种基于加权能量集中度的光条像质量评价方法。光条图像和背景图像作差获取差分图像,提取光条直线方程并根据法线方向旋转差分图像使得光条完全垂直于图像水平轴,获取光条的截面灰度分布情况,并计算加权能量集中度,根据经验阈值判断光条成像的质量。实验表明,随着曝光时间加大,加权能量集中度在数值上先增大后减小,因此通过阈值可以很好地评价光条成像质量。     

线结构光自同步扫描三维形貌测量系统

针对空间目标操控任务中非合作目标近距离三维形貌测量的需求,设计了基于激光三角法原理的线结构光自同步扫描三维形貌测量系统.分析了经典的点扫描测量系统模型,扩展建立了线结构光扫描系统模型.构建了测量系统桌面样机,利用二维平面棋盘靶标构建虚拟立体靶标完成了系统参量的标定.分别对已知结构的工件及天宫一号缩比模型进行了测量实验,结果表明:测量距离为1m时,系统三坐标测量误差均优于1mm,Z向距离误差为0.18mm,测量点到拟合平面的距离误差均值为0.31mm.该系统简化了扫描系统结构,能降低空间载荷的重量和功耗,满足空间任务中快速三维形貌测量的需求.     

一种线结构光振镜扫描测量系统通用标定方法

线结构光振镜扫描测量系统通过单个反射镜片摆动实现被测对象三维面形的测量,具有环境适应性强、测量速度快和结构紧凑等优点。为降低系统装调难度、提升标定方法的通用性,提出了直接建立反射激光平面方程系数与振镜摆角关系的标定思路。考虑系统各元件间的相对位姿关系,推导并得到了激光平面各系数与振镜摆角的一般表达式。根据特定摆角处得到的激光平面方程系数,采用最小二乘方法得到该表达式中的待定系数。实验结果表明,采用所提方法标定的测量系统对阶梯块高度测量的最大相对偏差为-0.3029%,成功实现了复杂曲面的多尺度特征获取。     

基于B样条迭代法的激光光条噪声去除技术研究

在基于线结构光的视觉测量系统中,激光光条中心的提取精度是影响系统最后精度的关键因素。目前常用的光条中心提取方法都没有去除光条上的干扰噪声,在分析现有方法的基础上提出了一种利用B样条迭代去除光条噪声的方法。以光条上的点作为控制顶点拟合B样条曲线,在同一位置下用B样条曲线上的点取代噪声点,这样反复修改噪声点的位置使其逐渐逼近实际曲线,从而达到去除噪声的目的。利用重心法提取去噪后光条的中心,着重分析了参与运算的像素的取值范围。通过对比实验证明该方法的提取精度远高于其它方法,从而验证了去除噪声的有效性。     

线激光辅助的皮带撕裂视觉检测方法

为了快速、准确地检测出输送机皮带工作时发生的纵向撕裂事故,提出了一种基于线激光的视觉检测方法.“一”字线激光器向皮带底面投射直线激光条纹,使用CCD相机获取图像并提取出光条中心,通过分析光条中心畸变特征来判断皮带表面是否存在撕裂.首先采用阈值法对激光条纹进行分割;然后在光条区域上利用重心法实现光条中心的粗略提取;最后利...     

Investigation on the hydrodynamics of slab x-ray laser plasma by nonuiform line focused laser irradiation

Based on the two-dimensional model,this paper compares the hydrodynamics of slab x-ray laser plasma produced by different nonuniform line focused irradiations.It finds that the average intensity and the duration of laser pulse and the overall shape of the intensity distribution in the focal line have different influences on the plasma.Calculations show that the evolution of temperature variation is more sensitive to the pulse duration and the electron density variation is more sensitive to the pulse intensity.Pulses with duration of 200 ps to 500 ps and with intensity of 0.2 TW/cm 2 to 1.0 TW/cm 2 are proved acceptable in slab x-ray lasers.     

湍流对地-空光通信系统性能的影响及自适应光学补偿

空间通信在地 空通信中具有广阔的应用前景。大气湍流引起的相位噪声会严重地影响系统的性能,而自适应光学补偿可使问题得到很好的解决。分析了湍流引起的相位噪声问题,并以Hufnagel湍流模型为例,借助结构函数的概念对这一噪声进行了计算。论证了自适应光学补偿方案。     

背景散射对LRCS测量精度的影响分析

针对激光雷达散射截面的测量精度,指出测量中存在的背景散射问题。给出了激光雷达散射截面的测量方程,分析了地面、支撑架等背景散射对激光雷达散射截面测量精度影响的机理。根据测量方程和影响机理提出了敷设消光材料、多次比对测量、尺寸匹配等方法,并对敷设消光材料法进行了实验验证。实验表明：所用方法能够有效地减小背景散射,提高激光雷达散射截面的测量精度。     

腔内偏振元件对激光特性的影响

Nd:YAG固体激光器的偏振特性在许多实际应用中非常重要.特别是在非线性光学频率变换中,无论是实现Ⅰ类相位匹配还是Ⅱ类相位匹配的非线性光学晶体,对基频光的偏振特性都有一定的要求.研究了半导体激光侧向泵浦固体Nd:YAG激光器的偏振特性.实验测量了腔内镀膜偏振片和它们在腔内不同位置时对激光偏振特性的影响.消光比测量表明,...     

Influence of various gases on the emission of laser generated plume

We report the experimental results on the investigation of the emission charac teristics of the XeCl laser generated plume from the Copper target in variant gas ambient. The dependence of the emission intensities on the gas pressure are strikingly different among these gases. This behavior is attributed to the difference in ionization of the employed gases.     

Influence of laser power on deposition of the chromium atomic beam in laser standing wave

One-dimensional deposition of collimated Cr atomic beam focused by a near-resonant Gaussian standing-laser field with wavelength of 425.55 nm is examined from particle-optics approach by using an adaptive step size, fourth-order Runge-Kutta type algorithm. The influence of laser power on deposition of atoms in laser standing wave is discussed and the simulative result shows that the FWHM of nanometer stripe is 102 nm and contrast is 2:1 with laser power equal to 3 mW, the FWHM is 1.2 nm and contrast is 32:1 with laser power equal to 16 mW, but with laser power increase, equal to 50 mW, the nonmeter structure forms the multi-crests and exacerbates. Supported by the Science Foundation of Guangxi Education Department (Grant No. 200807MS006)     

An experimental evaluation method for the performance of a laser line scanning system with multiple sensors

Laser line scanning 3D digitising systems have a wide range of applications. Their working performance is mainly determined by the system calibration procedure and is also affected by the working conditions, CCD camera imperfections, and object surface optical characteristics. Therefore, a comprehensive evaluation of working performance is necessary before and during use. This study proposes an experimental method for the performance evaluation of a laser line scanner (LLS) with 8 scanning sensors developed in our laboratory. This method first obtains the dense point clouds of standard parts composed of disks, cylinders, and squares. Next, the single-layer point clouds located in horizontal planes of different heights are fitted using the least squares method to obtain the enclosed contours S. Three parameters, namely, the standard deviation of the distance distribution between points and S, the mean distance of the distance distribution, and the shape feature sizes, are used to evaluate the performance. The proposed method evaluates both the scanner as a whole and each scanning sensor. Using this method, more comprehensive information can be acquired to evaluate the scanner performance. The experimental results show that the absolute dimension size error and relative error are less than 5 mm and 3%, respectively, and the relative shape error is less than 2%; therefore, the evaluated LLS system can meet the requirements for human anthropometry applications. Although each scanning sensor has different random and systematic error, these errors are the function of measurement depth. These conclusions are helpful for the further use of this scanner system and can be utilised to optimise this LLS system further.     

偏振态对飞秒激光加工石英玻璃表面质量的影响

为研究线偏振和圆偏振对飞秒激光烧蚀加工石英玻璃表面质量的影响,开展不同扫描速度的线烧蚀试验和不同线重叠率的面烧蚀试验。研究了线、圆偏振光对烧蚀线宽度的影响,利用光学显微镜和环境扫描电子显微镜观察烧蚀形貌,并使用三维表面轮廓仪进行烧蚀面粗糙度分析。结果表明：线偏振光烧蚀线宽度大于圆偏振光,且激光功率越大,线宽差异越明显;当线重叠率在65%～90%时,线偏振光烧蚀表面粗糙度随重叠率增大而增大,在重叠率为65%时达到1.33 m;线轮廓算术平均偏差随重叠率增大先减小后增大,并在重叠率为80%时达到较小值1.05 m;当重叠率不到80%时,线偏振光烧蚀面线轮廓算术平均偏差比圆偏振光小;重叠率为90%时,其线轮廓算术平均偏差反而比圆偏振光大。