基于离焦成像的粒子轨迹测速

提出将离焦成像与粒子轨迹测速相结合,分别针对直线型和曲线型粒子轨迹,构建了离焦特征参数σ的识别算法,形成了用于三维速度测量的离焦粒子轨迹测速(DPSV)方法.该方法基于粒子图像离焦特征参数σ沿运动轨迹线的线性变化假设,通过拟合粒子图像的灰度分布来识别σ,从而获得粒子深度信息.在直线轨迹拟合的基础上,进一步采用圆弧拟合处理湍流实验中常见的弯曲轨迹图像.形成了相应的图像处理流程,并采用仿真图像验证了参数识别的准确性,在本文实验装置的噪声水平下相对误差为9.4％左右.采用LED光源和5μm孔径光阑组成的发光点进行模拟实验,验证了深度位置z与σ的线性关系.最后,将DPSV技术应用于射流流场,得到了三维速度分布.     

基于激光三角法的脉搏波测量系统研究

“切脉”是中医常用的诊疗手段,依赖于医生的定性感知和经验分析。基于激光三角法的脉博波测量系统,可以辅助中医定量记录分析脉搏波信号。系统中线性激光投射至手腕脉搏检测位置,CMOS图像传感器记录过程,HALCON和MATLAB软件分析处理图像,通过光学质心和快速傅里叶变换来计算拍摄图像的质心变化,拟合脉冲波动波形。该测量系统结合了光学测量和计算机自动化的优点,具有非接触式、易操作、快速检测等优点。实验验证了方法的可行性。     

基于边缘拟合的双目视觉定位与测量方法

针对双目视觉定位与测量中某些被测物体角点不明显导致检测精度不高的问题,提出一种基于亚像素边缘拟合的双目视觉定位与测量方法。利用双目系统标定的结果对拍摄的图像进行去畸变和立体校正处理;使用Zernike矩方法对预处理的图像进行亚像素边缘检测,对获得的亚像素点进行聚类和拟合,计算拟合曲线的交点;根据对极几何原理来完成左右图像中的交点的立体匹配,利用视差及三角测距原理获得被测物体的位置信息及其尺寸。实验结果表明,新的方法能较好地解决角点不明显导致双目视觉立体匹配和定位精度问题,并能提高检测效率。     

一种轴套类零件尺寸高精度图像检测方法的研究

在采用图像检测技术对轴套类零件尺寸进行高精度检测中，提出了一种高精度零件尺寸图像检测方法，在获取零件图像后，采用Prewitt算子完成对图像边缘的初步定位，在此基础上，通过对图像边缘灰度变化的离散值作最小二乘曲线拟合，并对该拟合曲线求极值，得到边缘位置；为了减少干扰对测量值的影响，采用误差数据处理方法筛选出有一定精度的检测数据，然后对这些检测数据求平均值，获得精确的边缘位置，由此计算出精确的零件尺寸。实验表明，该方法能有效地提高检测精度，在检测分辨率为1000DPI情况下，检测精度可达到13μm。     

高能闪光照相光源位置测量

介绍了一种高能闪光照相系统的光源位置重复性测量方法。相同客体不同次实验图像的位置可以反映闪光照相系统的光源位置重复性。首先从球形客体实验图像中检测出客体的钨飞层外界面,然后利用界面数据拟合得到对应的圆心位置。多次照相图像圆心位置的重复性反映了光源位置的重复性。实验测量了闪光照相系统的光源位置重复性,实验结果表明,某闪光照相系统光源位置的重复性好于0.1 mm。     

复杂背景下货车制动梁的快速分割方法

为了准确分割货车制动梁,实现货车运行故障图像动态检测系统(TFDS)的故障自动识别,提出了灰度投影、离散小波变换和自适应分割相结合,利用灰度分布特征与位置相关性实现分割的方法。计算图像的垂直灰度投影,采用离散小波变换分析投影曲线,选择表示制动梁边缘的特征点,拟合其中心线。结合制动梁先验信息,将投影区域旋转相应角度并计算灰度投影,设置自适应阈值选择曲线上的特征波峰,实现不同角度制动梁的分割。实验结果表明,制动梁分割准确率为99%,处理一幅图像的平均时间21.7ms,可以准确地分割不同曝光条件下的图像,为后续的故障检测提供有力的保障。     

太阳能帆板平面度测量系统中光斑图像处理方法研究

太阳能帆板的平面度测量是卫星生产制造过程中的一个关键技术，现有的测量方法存在着精度差，效率低的问题。该文在基于实际工程课题的太阳能帆板平面度测量系统基础上，针对测量系统中光斑图像处理这一关键技术进行了详细的研究。对现有测量方法进行了比较与分析，介绍了测量系统的基本原理、图像采集系统设计过程中采取的主要措施、图像处理的具体方法与步骤和测量系统的基本组成。提出了一种新的快速滤波算法和光斑图像能量中心求取算法，大大提高了光斑图像能量中心的求取精度和实时性，提高了太阳能帆板平面度的测量精度。给出了光斑图像处理结果、静态测量重复性误差以及实际帆板的测量结果与分析，实验结果证明所采用的光斑图像处理方法可以满足对实际帆板测量精度的要求。     

内爆实验图像处理中的勒让德拟合方法

 为了满足惯性约束聚变(ICF)驱动对称性调节和测量的需要,采用勒让德多项式拟合方法处理实验图像数据。该方法结合了辐射驱动对称性的相关理论,用于分析内爆实验中获得的靶芯压缩图像。通过对一系列实验数据进行处理,详细对比了新旧两种实验图像处理过程。结果表明：与目前使用的图像处理方法相比,勒让德拟合方法降低了误差,并获得了以往忽略的不对称性高阶部分信息。     

像移对长焦距高分辨率航空相机检调焦精度影响的分析

应用图像法对长焦距高分辨率航空相机实时检调焦过程中,由于外界环境因素的影响使得系统产生像移,调焦精度降低。当前对于由相对运动引起的像移和调焦精度两者的之间关系没有通用性的理论和确切的研究。从理论上分析了高分辨率航空图像线性像移和抖动像移的模型,给出了像移模型对评价函数的影响,得到像移与调焦曲线极大值呈负相关的关系。图像的像移量越大,调焦函数曲线的最大值下降越显著。利用二次函数拟合的方法获得离散评价函数点的拟合曲线,曲线最高点即对应调焦的最优对焦位置。搭建了动基座检调焦实验平台,实验结果表明当平台引起的图像像移量由1 pixel增加至5 pixel时,评价函数曲线的最大值由95.95%下降到87.64%。应用拟合曲线的方法得到的最佳对焦位置在系统半焦深范围之内,满足高分辨率航空相机调焦精度的要求,同时证明了像移理论分析的正确性。     

面向逆向工程的工业CT图像预处理系统开发

 为了将工业CT技术应用于逆向工程中,开发了一个面向逆向工程的工业CT图像预处理系统。该系统主要通过图像处理、轮廓拟合和数据格式转换三个步骤对工业CT切片图像进行处理,输出的IGES格式数据能直接输入到专业化的逆向工程软件中进行３维CAD模型重构,减少了重构３维模型的工作量;输出的２维DXF格式数据能直接输入到AutoCAD软件中进行处理,提高了系统的灵活性。同时,提出了用加权方法计算拟合圆弧的圆心和半径,有效提高了曲线的拟合精度。并通过实例验证了该系统的正确性。     

散斑面内形变场检测系统设计

数字散斑测量是一种非接触、全场测量的高精度光测方法。该系统由散斑生成装置、数据采集装置和数据处理装置三部分组成。散斑生成装置将扩散的激光束投射到待测物体上,用接收屏接收物体散射生成的散斑图像。数据采集装置主要由CCD和数字采集卡组成,CCD拍摄散斑图像,并将其传输给数字采集卡,经采集卡转换成数字图像,以矩阵形式输入到数据处理装置。数据处理装置根据光学相关识别技术设计的检测程序对采集到的数字图像进行相关运算,通过对相关峰的准确定位来获取物体的形变信息。     

摄影测量图像处理的高精度误差补偿法

在高精度的摄影测量中,图像处理精度对整体测量精度起着至关重要的作用,但成像过程中摄像机对特征点图像的离散化采样,会造成图像与原始信号的失真,从而带来图像处理环节的误差。通过对图像处理过程中特征点总能量、能量分布弥散半径和图像处理窗口的特性分析,并以特征点中心位置、提取误差大小和能量密度函数的标准差之间关系为基础,提出一种针对离散化采样的误差补偿法。该方法仅需标定一次补偿参数,适用于所有摄像机和算法,可显著提升原有图像处理精度。实验证明,对于质心法和高斯拟合法,该补偿法可将图像提取精度提高到0.03pixel。     

高功率激光器自动准直系统图像处理的可信度评估

自动准直系统是将采集的图像进行特定算法处理获取光束的位置信息,驱动电机调整光斑到指定的位置,其中图像质量对光束定位的精确性影响很大,为尽量避免受严重噪音和光束畸变影响的图像进入图像处理流程而产生准直结果的错误判断,保证自动准直系统图像处理结果的精确性,试图提供一种较为简单的判断依据,采用基于Monte-Carlo模拟方法,建立了远场准直过程中三种主要噪音的干扰评估模型,以测量不确定度作为定量判断处理图像与否的特征参数,将该结果做成统计图表作为判断依据。结果表明,在设定合理测量不确定度阈值的情况下,该特征参数能够较好地排除不良图像,从而提高准直结果的可信度。     

基于数字图像处理方法的焦距测量技术研究

介绍了基于数字图像处理方法测量透镜焦距的玻罗板分划线快速自动甄别法。该图像处理方法鲁棒性好,采用Canny法进行分划线边缘检测。用重心法计算所有线条的重心,从重心往两边搜索线条,判断选取间隔大的刻划线对,可以提高测量精度。实验数据表明该方法的相对测量不确定度能达到8.5×10-4。为实现以数字图象处理为基础的焦距客观测量提供了一种可行的技术途径。     

基于光斑重心的交锁髓内钉远端定位方法研究

提出基于光斑重心的交锁髓内钉远端定位方法,即用光纤传像束传输照明光、接收并传送交锁髓内钉远端像的光斑到CCD靶面,由计算机接收并计算出光斑重心的方法来测量和定位交锁髓内钉远端锁孔。介绍了交锁髓内钉远端定位检测系统的组成,阐述了基于重心的光斑中心定位算法。该方法用VC++对光斑中心位置进行了精确测量,为了避免二值变换引起的毛刺,先用改进的阈值变换,然后用一种直观的画圆方法把光斑框起来求重心,通过计算交锁髓内钉变形前后其远端锁孔像的重心位置,求出交锁髓内钉远端锁孔的实际位置。实验结果表明：该系统定位精度可以达到0.1mm,满足系统指标要求,且具有较高的稳定性。     

Line-scan CCD camera calibration in 2D coordinate measurement

We present a line-scan camera calibration method in a plane not perpendicular to but parallel to the optical axis, without requiring the camera motion or a complex calibration pattern. A random 2D reference coordinate system in the calibration plane can be used, images of a rod perpendicular to the calibration plane at known coordinates are captured by the camera, the relation between the given coordinates and the rod image centroid position are analyzed based on a reduced pinhole model and image processing, and then the camera parameters and distortion factors are all estimated. These distortion factors build a sample relation only between the image position in theory and in practice, and they do not change with object position. Two wide-angle line-scan cameras that are used in a 2D-coordinate measurement system are calibrated by this method; the application results illustrate the effectiveness and convenience of this method.     

一种超宽视场光学系统的畸变测量方法及畸变校正

超宽视场光学系统的畸变直接影响着成像的几何位置精度,且误差随视场的加大而陡升。对精密测量及复制等工作造成很大影响。提出了一种基于面阵CCD和PC机的畸变测量方法,以面阵CCD光敏元的几何位置作为目标板,通过相关图像处理进行尺寸测量,避免了人为因素的影响,并且可以多人同时观测,结果可以以图片形式保存以备以后查验,且为畸变的校正提供了原始数据。采用数据拟合的畸变校正方法,可以获得较高的精度。     

基于图像模板匹配算法的微光瞄准镜零位检测技术

对微光瞄准镜零位检测技术进行了研究,分析了传统检测方法存在的不足,采用计算机图像处理技术,提出了一种基于图像模板匹配算法的微光瞄准镜零位新型检测技术.该技术实现了零位检测的自动测量,避免了人为因素的影响;检测精度高,达到0.05密位,高于现有零位检测仪;移植性好,可扩展应用于红外热像瞄准镜等其他夜视产品的零位检测,对夜...     

LAMOST光纤定位单元定位精度检测技术研究

对 L AMOST光纤定位系统光纤定位单元提出了单元定位精度非接触检测的装置。检测装置采用面阵CCD传感器 ,通过检测光纤端部出射光斑的特征点以表征定位单元上光纤端部位置。检测算法采用灰度加权平均法 ,可以达到亚像素级的检测精度。介绍了提高检测精度的主要措施 ,装置选用白光照明 ,对所采集的图像采用多次平均的方法 ,提高了装置的稳定性。     

激光靶测量图象的在线处理与应用

介绍了图象在线处理系统及其被用于激光靶测量的工作。自行建立了图象处理的自动测量分析系统，研制了适应该系统的图象测量分析的专用软件ＹＡＮＧ．ＥＸＥ。实际测量结果表明，与以前方法比较，本系统测量数据重复性好，实测精度好于以前手工方法，并且可以对靶表面缺陷进行定量测量。已经逐步用于ＩＣＦ靶与ＸＲＬ靶的实际测量。