基于图像处理技术的仪表非接触测量

介绍了基于图像处理技术的仪表非接触测量系统的组成及工作原理。针对指针式仪表非接触测量中的指针信号提取,在基于点Hough变换拟合其圆心与半径以及中心投影法确定指针的大概位置的基础上,提出了一种基于亚像素定位的方法应用于拟合指针直线,从而实现指针式仪表高精度的自动检定。实验表明,该方法具有快速、准确等特点。     

热线风速仪X型探针的一种新标定方法

一种用于热线风速仪X型探针标定的简捷而准确的方法，借助于理想流动角和无量纲速度参数H，将传统X型探针全速度-偏航角标定问题通过几个函数关系来代替，简化了标定过程，而且具有较高的精度。     

双能图像的亚像素匹配方法

在很多应用领域,要求图像配准的精度达到亚像素级。针对X射线双能图像的特点,以双能图像为研究对象,构建了基于标准化互相关算子的相似度函数,纠正双能图像在竖直方向上存在的若干像素的偏差;建立二次插值迭代模型精确计算亚像素配准位置;最后,基于双线性插值算法实现对双能图像的亚像素平移。试验结果表明,这种方法能有效消除双能图像竖直方向上存在的若干像素偏差,精度能达到0.1级别的亚像素配准要求。     

基于CCD图像的点云区域分割方法

提出了一种新的激光点云分割方法,该方法采用点云与CCD图像外部标定的方法,将点云标定到CCD图像上,然后通过图像分割的方法实现了快速提取感兴趣目标区域内的点云。     

冰形表面激光光带中心线快速提取方法

在风洞结冰模型3D冰形测量中，激光三角测量法相对传统测量方法检测速度快、精确度高，具有极高研究价值。然而由于冰体对激光透射严重，影响激光中心线提取精度从而影响测量精度。针对此问题，提出一种冰形表面激光光带中心线快速提取方法。该算法具体实现步骤为:首先，采用基于三维块匹配去噪算法对图像进行降噪，并对图像进行视觉显著性计算，分割出光带区域；其次，求取梯度图并转换至频域空间，根据图像频谱特征求取能量中心区域；最后，对区域采用灰度重心法求取中心线亚像素级位置。采用冰箱冻结的半径已知圆柱冰块评估该算法，测得算法处理时效为28.57FPS，使用该算法的冰形轮廓重建精度达到0.017mm。实验证明算法满足冰形在线测量技术要求，为开展结冰实验中结冰生长过程在线三维检测技术奠定技术基础。     

基于脉冲加热法的薄膜热流传感器热物性参数测量技术研究

在激波风洞测热试验中，高精度的薄膜热流传感器热物性参数对于提高热流测量精度十分重要。利用积分球能收集反射光能、其反射光具有高均匀性的特性，提出了基于脉冲加热装置测量薄膜热流传感器表面、直接标定热物性参数的方法。基于该方法，搭建了用于测量薄膜热流传感器基底材料热物性参数的脉冲加热装置，并详细介绍了测量装置的系统组成和工作原理。该脉冲加热装置能够较好地模拟脉冲型风洞中薄膜热流传感器被加热的过程，可以精确标定热流值和薄膜热流传感器基底材料的热物性参数。研究结果表明:研制的脉冲加热测量装置具有操作便捷、试样制备简单和标定精度高等优点，其加热方式为瞬态加热，能较好地模拟传感器在脉冲型风洞中的使用环境，可以提高脉冲风洞中热流测量结果的精度。     

线性结构光条纹自适应中心提取的鲁棒方法（英文）

在采用线性结构光(Linear structured light,LSL)方式的非接触式测量中,光条纹中心的提取精度直接影响整个检测系统的测量精度。针对通用算法无法准确提取宽度不均匀、灰度值分布不均匀的条纹中心的问题,本文提出了一种自适应优化方法。在该方法中,首先分割条纹区域,通过边界检测来计算激光条纹的宽度。通过基于自适应条纹宽度的二次加权灰度质心法计算初始条纹中心点。之后,根据确定的斜率阈值优化这些中心点,重新计算并获得这些中心点的子像素坐标,同时根据提出的提取算法评估指标对算法进行了详细分析。实验中,提取的中心点的均方误差仅为0.1个像素,结果表明该方法可以显著提高激光条纹中心点的提取精度。此外,该方法可以以相对较低的计算时间有效地运行,鲁棒性良好。     

2D激光SLAM中特征角点的提取方法

自主机器人定位中,从激光雷达扫描数据提取出精确的环境特征将能大幅提高即时定位与构图(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术中匹配的速度。目前,特征提取算法大多采用迭代计算的方法,计算复杂度高,计算量较大。针对此问题,提出了一种角点特征的提取方法。该方法避免了迭代计算,通过角点定位对分割结果进行修正,在保证精度的前提下,使用两点拟合直线代替了最小二乘法。首先,使用激光雷达获得的扫描点对应矢径长度和角度,计算相邻点的斜率差,对点集进行初始分割。然后,计算分割后每部分点集对应线段的斜率,对过分割的点集进行合并。最后,通过计算相邻两直线的交点对角点特征进行定位和提取。通过实验验证,该算法能够准确地提取出数据帧中的角点特征,并且具有较好的位置精度和计算效率。     

基于尺度不变特征的眼底图像自动配准与拼接

针对眼底图像对比度低、光照不均匀、不同视场的图像间存在几何畸变等特点,提出了一种基于尺度不变特征的眼底图像自动配准与拼接算法.该算法分别提取同态滤波增强后的待配准眼底图像的尺度不变特征点,并用向量进行描述,确定相邻两图像特征点的匹配关系,在MLESAC算法中使用透视变换模型去除误匹配点对,计算匹配点对之间的变换矩阵,进行图像空间变换,完成配准和拼接.对实际眼底照相机获取的多幅图像配准与拼接结果表明,该算法具有很好的鲁棒性和稳健性,配准精度达到像素级,可以实现眼底图像的高精度自动配准与拼接.     

基于Sobel算子的亚像素边缘检测方法

提出了一种基于Sobel算子的亚像素边缘检测方法。此种方法先由Sobel算子确定图像边缘的大致位置，然后用三次样条插值函数对灰度边缘图进行内插计算，使目标边缘定位达到亚像素级。对插值后的灰度边缘图，利用最大类间方差法确定阈值提取边缘。实验表明，该方法能精确定位目标边缘，优于传统的边缘检测方法。     

一种从激光扫描数据中提取角点特征的方法

提出一种从激光扫描数据中提取角点特征的方法,以满足结构化环境中移动机器人定位的需要。该方法分为角点特征滤波、角点函数计算、非极大值抑制和角点特征提取与定位四部分。首先,通过角点特征滤波排除不具备角点特征要素的扫描点。然后,通过角点函数衡量余下的扫描点作为角点特征的程度。之后,采用非极大值抑制方法去除局部区域内非极大值对角点特征提取的干扰。最后,通过阈值法提取出角点特征并对其进行定位。实验结果表明,该方法可以准确地从激光扫描数据中提取出角点特征,并对位置参数具有很好的鲁棒性。     

基于DSP的高精度工频相位计的研制

本文从分析傅立叶变换的测相方法入手,介绍了一种基于DSP的高精度工频相位计的电路设计和软件实现方法,对研制过程中采用的相关技术措施进行了详细介绍,实现了高精度测量,其实测精度优于0.020,且具有较强的抑制背景噪声能力。     

多视图场景确定下的空间点位置视觉标定方法

针对空间特征点三维位置标定问题,提出一种多视图场景确定下的空间点位置视觉标定方法。该方法基于计算机视觉原理,通过在场景内放置棋盘模板确定图像场景位姿参数,而后根据多视图图像下的空间点图像坐标和场景位姿参数求解空间点三维位置坐标。试验结果表明,该方法下的空间点标记位置与真实位置间的距离误差小于1 mm,适用于高精度要求下的特征点位置标定。     

吸气式空空导弹FADS系统标定研究

针对自主研发的吸气式空空导弹FADS系统，利用FD-12风洞对其进行了标定研究。分析了风洞标定试验的技术特点，提出一种采用变支杆长度方法避开风洞试验台阶波的标定方案，包括支杆设计、模型加工、安装以及测压管路气密性检测等，在风洞中完成标定试验。试验结果表明:在Ma2.0~3.5范围内，FADS系统的测量误差精度全部达到设计目标，其中静压误差≤490Pa（≤3%）、马赫数误差≤0.1、迎角和侧滑角误差≤0.5°；与首次标定相比，各来流参数测量误差均减小，特别是Ma2状态下，静压最大相对误差由11.5%降低到3.0 %，马赫数最大误差由0.15下降到0.10，迎角最大误差由2.5°降低到0.5°，侧滑角最大误差由1.2°降低到0.5°。研究结果可为FADS系统设计提供技术参考。     

遥感微纳卫星载荷平台高精度标定技术研究

遥感微纳卫星平台姿态测量数据与成像载荷实际姿态误差较大,因此在获得更高图像质量、高精度定量化应用方面面临巨大挑战。通过光学载荷在轨小孔成像的方式对恒星星点观测,以实现光学载荷自标定;通过星敏感器和光学载荷在轨分别对恒星星点观测,以实现光学载荷和星敏感器互标定,可对星敏感器和光学载荷安装误差进行修正。地面和在轨验证表明,典型遥感卫星自标定误差优于0.2″,光学载荷和星敏感器互标定误差优于2″, 自标定和互标定可有效地提高光学载荷在轨标定精度。     

一种基于倾斜影像线特征的三维模型优化方法

针对基于点云构建的建筑物模型通常存在的表面凹凸不平、边缘锯齿等现象，以及建筑物模型中存在的视觉效果不佳的问题，本文提出了一种基于倾斜影像三维线特征约束的三维模型优化方法。该方法以重叠区域为依据对线段进行质量评估与筛选。然后采用选权迭代思想对三维线段进行择优重构，以三角网为单元进行平面拟合与模型表面的纠正与优化，以三维线段为辅助对模型边缘的三角网进行纠正与优化。采用无人机倾斜摄影数据进行实验，将本文方法与Poisson表面重建方法进行了比较，结果表明本文方法有效地消除了平面凸包和边缘锯齿，边缘精度优化至1像素以内，平面精度优化至0.5像素，模型总体精度比Poisson表面重建方法提升了近1倍。此外，对比现有的完全基于点云模型重建算法，本文方法极大地改善了模型的视觉效果，保持了三维模型平面与边缘的特征，模型的边缘和表面精度都得到了提升。     

基于单应性变换的可见光与毫米波雷达数据标定方法

针对现有的传感器标定方法存在操作步骤繁琐、标定精度低等问题,本文基于雷达扫描平面与地面平行的特点,利用雷达扫描平面和可见光图像平面之间的单应性变换关系,提出了一种基于单应性变换的毫米波雷达与可见光传感器标定方法。首先,在标定场中放置六块金属面板,同时获取标定场中金属面板的毫米波雷达数据与可见光图像,基于点对齐方法获取六组毫米波雷达与可见光对齐目标点集;然后,采用线性最小二乘法计算出雷达扫描平面坐标系与可见光图像平面坐标系之间转换的单应性矩阵;最后,利用单应性矩阵将毫米波雷达目标投射到可见光图像上,完成毫米波雷达与可见光传感器的数据标定。实验结果,验证了本文算法的可行性,能够准确的计算出标定矩阵并稳定的将雷达目标数据标定到可见光图像上,有效提高传感器标定的效率与精度。     

基于一种高精度微分求积法的结构动力响应数值计算

采用了一种高阶精度的Pade逼进的时间域上格栅取点的时间步积分的微分求积方法，对双质点系及梁在强迫力作用下的振动特性进行了数值分析。计算结果表明．这种方法具有明显的高精度及低耗时并且对于二阶初值问题是无条件稳定的。在所考虑的时域内的动力响应过程中，系统的总能量是守恒的。     

飞机调姿测量点的激光跟踪仪可视化定位

飞机部件装配过程中调姿测量点的可视化定位是实现飞机自动化装配的重要部分。可视化定位系统是由高清摄像头和激光跟踪仪两部分组成。本设计基于OpenCV软件对摄像头采集的视频流进行图像处理,在摄像头视野中自动搜寻目标靶点位置信息,对目标点进行交互式选定。再经过图像处理过程提取出激光光斑,得到光斑像素坐标,由激光跟踪仪进行激光的跟踪控制,采用逐次逼近算法将激光点跟踪到目标点。     

基于卷积神经网络的近壁流动高分辨率平均速度场预测方法

本文设计并验证了基于卷积神经网络的边界层近壁流动高分辨率平均速度场预测方法:首先采用示踪粒子图像对数据集训练卷积神经网络，通过调整神经网络参数可以预测示踪粒子在数据集上的平均跨帧位移；然后使用该卷积神经网络预测像素空间中各像素位置的单粒子位移，得到高分辨率的平均速度场信息。将该方法用于预测湍流脉动较小的边界层近壁区的平均流动，能够将空间分辨率提高到单像素精度。误差分析发现，该方法获得的测速精度略优于传统单像素系综平均互相关算法，且对粒子浓度和示踪粒子图像对数目的要求明显低于后者。