基于图像拼接的微小零件视觉检测方法

针对毫米级微小尺寸零件的高准确度检测问题,提出了一种基于图像拼接技术的视觉检测方法,即利用亚像素微小位移结合相位相关的自动拼接方法。以两幅图像的拼接为例,这种方法首先对第一幅图像利用三次样条插值,进行亚像素微小位移;然后用处理后的第一幅图像与第二幅图像进行相位相关处理,计算两者的相关功率谱函数分布图;再根据分布图中功率谱最大值求出两幅图像的亚像素配准关系;最后根据配准关系把两幅图像拼接起来。实验表明,使用这种拼接方法,准确度可达到亚象素级,并具有抗噪声、易实现自动化等特点。     

基于手眼视觉的测量与定位方法的研究与实现

机器视觉对机器人克服工作环境中的不确定性具有重要意义。针对空间遥操作机器人面对的是危险不确定环境，文中提出一种基于手眼视觉的测量与定位方法，可为判断示知目标物体是否可抓持以及进行抓持规划提供有效依据。在重复定位的任务中，该方法可以利用目标物质的先验信息快速定位从而避免频繁移动手臂。文章首先给出了该方法的原理，然后通过实验实现了此方法，并对误差进行了分析，实验结果表明了该方法具有较高的精度。     

一种空间视觉测量子系统用半导体 激光器驱动电路设计

为提高视觉测量子系统抗杂光干扰能力,保证测量精度、稳定性和可靠性,通常需要采用半导体激光二极管组成的照明光源对测量区域进行照明.提出一种半导体激光二极管恒流源电路设计,并实现了激光二极管开关延时软启动、恒流驱动、过流保护等功能.实测数据表明,恒流源电路具有高稳定、高可靠和高精度的特点.     

三维曲面测量新方法：半球头测量法

提出的半球头测量法从理论上消除了三维曲面截形测量时由于被测曲面的扭曲对测头所造成的干涉,使曲面测量直接转化为曲线测量,从而简化了测量和数据处理过程,为曲面测量提供了一种既简便实用又具有较高精度的新方法。     

基于机器视觉的轻型梁三维振动测量方法

振动测量是状态检测和故障诊断的方法之一,针对传统接触式测量方法中存在负载效应等问题,对基于机器视觉的三维振动测量方法进行了研究。首先,基于视频相位的二维振动测量方法,提取出相机所采集图像中被测目标的二维振动数据。然后,在二维振动测量方法的基础上,结合双目立体视觉,设计了一种基于机器视觉的三维振动测量方法。最后,进行了悬臂梁的振动测量实验。结果表明:所提方法可以实现无接触和无标记的振动测量,并能准确测量出三维的振动信息。      

一种光栅式双目立体视觉传感器光条匹配方法

光栅式双目立体视觉传感器的难点之一在于光条的准确匹配.基于编码方式的光条匹配方法往往需投射多幅图像,或限制最少可见光条数,更严重的是在被测对象深度变化较大时,常出现误匹配.为此,将光栅式双目立体视觉传感器看作两个已经过标定统一的光栅结构光视觉传感器,由这两个光栅结构光视觉传感器测得各光条中心点的三维坐标,并搜索光条中心点集之间距离最小且模型编号相同的光条即为匹配光条.实验表明该方法有效实现了光栅光条的准确匹配.     

一种空间视觉测量子系统用半导体 激光器驱动电路设计

针对面阵静态红外地球敏感器的现场标定,提出基于规则小孔平面靶标的现场标定方法.将小孔平面靶标固定放置于面源黑体前方,在光学视场测量空间内,多次调整红外地球敏感器的摆放位置,以采集多幅不同位置、不同角度的红外靶标光点图像.使用等高层最小二乘椭圆拟合方法精确提取靶标红外光点的中心坐标,获得特征点信息.利用红外靶标图像和图像特征点计算面阵静态红外地球敏感器光学系统的焦距和主点坐标.试验结果表明,该标定方法简单灵活有效,便于调试现场操作.目前,该方法已在面阵静态红外地球敏感器研究中得到应用.     

一种基于基准优选的双目视觉位置解算方法

针对近距离空间非合作目标相对位姿测量任务需求,基于双目视觉原理建立了特征点位置测量模型与误差分析模型,分析了特征点位置解算奇异及奇异点附近位置解算误差过大的问题,提出了一种采用异面光轴配置和基准优选策略的双目视觉特征点位置解算方法。该方法通过错角安装相机光轴防止特征点在两个相机基准下进行位置解算时同时发生奇异,针对不同基准在测量域内误差分布的差异,建立了基准优选策略和相应的面向特定测量域的基准优选指标确定方法,从而获得了高精度测量结果。仿真结果表明,采用所提出的方法解决了特征点位置解算奇异问题,提高了测量域内特征点位置测量精度。     

三坐标测量机上自由型曲面的精确测量

提出自适应扫描测量法和自由型曲面的单有序测量方法,用双三次参数Ｂ样条和最小二乘法建立测头中心轨迹曲面的数学描述,实现测头半径的三维补偿和被测曲面的生成重建。测量步长自动选择,测量过程简便,曲面生成准确度高,适用于三坐标测量机上自由曲面的快速、精确测量和重建。     

一种点扫描形貌测量系统的现场标定方法

针对三角法点扫描形貌测量系统结构参数标定的非线性问题,提出并实现了一种简单易行的系统结构参数现场标定方法.利用二维靶标在测量空间内自由摆放,根据靶标上特征点及其像点间的位置关系,基于坐标系转换实现了点扫描形貌测量系统结构参数的精确标定.通过对平面及已知直径圆柱面进行测量,利用测量点到拟合平面或圆柱面的距离评价了系统标定的精度.所提标定方法无需精密调整靶标位置,具有较高的可靠性与实用性;也可用于其它基于三角法原理的三维形貌测量系统结构参数的标定.     

三维表面微观形貌的测量方法

分析了表面结构的形成过程及其分类 ,介绍了目前在 3D微观形貌测量过程中广泛使用的触针法、扫描探针显微镜和几种光学方法的基本原理、测量范围、分辨力等特性。最后指出了 3D分析技术的现状和将来的发展趋势。     

三维型面非接触测量系统现场标定技术

针对双眼视觉传感器三维型面测量系统,介绍了一种利用平面标靶实现系统标定的方法.标定过程无需辅助设备,仅要求两个摄像机同时拍摄一幅标定板图像,利用标定板上的控制点计算左右图像对应的单应性矩阵.结合进化策略优化左右主像点,从单应性矩阵中获得测量系统的其他标定参数.同传统定标方法相比,该方法简单、快捷,适用于现场标定.      

双经纬仪三维测量最佳布局

用四个参数描述双经纬仪三维测量的布局,把测量不确定度表示为测量区域坐标点的函数,并以四个布局参数为优化变量,以测量区域中最大测量不确定度为目标函数进行优化,得到最佳测量布局。     

基于ICP算法的手术导航三维配准技术

针对计算机辅助手术三维导航技术中术前CT图像与术中实际空间的配准问题,提出一种基于最近点迭代(ICP,Iterative Closest Point)算法的特征点云配准技术.利用医学图像空间和实际空间特征区域的两片点云坐标进行三维配准.对CT图像进行重建、分割及交互式操作得到医学图像特征点云;利用光学定位仪实时采集实际空间中对应区域的点云;通过主元分析(PCA,Principal Component Analysis)获取两组点云数据的特征向量进行初配准;进行最近点迭代使配准矩阵收敛到一个最优解,其中采用k-d tree寻找邻近点加速迭代过程.以塑料脊柱模型骨为对象进行了脊柱手术导航配准精度实验,进一步对实验中的点云数据加入高斯噪声以进行误差分析.结果表明这种配准方法简单可靠,在模型骨情况下配准精度在1mm以内.     

两种间接三维测试技术在航天领域的应用

针对航天领域实际生产中存在的被测对象,提出了两种间接式三维测量方法。即基于视觉技术的测量方法和基于经纬仪技术的测量方法,并分析了它们各自的关键技术。这两种方法针对其各自不同的测量对象能有效地实现大尺寸的空间三维测量。     

基于三维数字图像相关法的应力测量技术

介绍了一种基于三维数字图像相关法的模型表面应力测量系统,采用两台高速摄像机同步采集被测模型表面图像,以模型表面的散斑作为载体,通过图像子区立体匹配算法匹配被测模型变形前后两幅散斑图像中的不同图像子区,解算得到模型上不同点的三维坐标值,获得模型表面的三维变形信息,实现模型表面非接触、动态实时的应力测量。     

基于单目视觉的三维重构相机技术研究

针对飞行器执行在轨服务获取空间多维图像的需求,提出了基于单目视觉的三维重构相机技术,利用基于亮度法体素着色原理实现空间目标的三维重构。搭建地面试验,设计模拟圆轨道和椭圆轨道多种试验,验证了在200 m范围内伴飞状态下,实现对目标的高分辨率三维重构图像,重构精度为0.105 m,为识别空间目标特征部位奠定技术基础。     

无人直升机三维避障方法及仿真

自主避障是无人直升机（UH）在复杂未知环境中执行飞行任务所必须的能力。针对未知环境下UH避障飞行问题,提出了一种新的三维实时避障方法,通过将三维激光雷达探测视野划分成若干不同半径的扇形柱区和等角度分布的直方柱区,结合雷达探测数据判断障碍物分布情况,UH根据避障方法执行相应的规避动作来实现避障飞行。同时提出一种基于CATIA三维建模软件二次开发的三维仿真方法,该方法可以对未知的飞行环境进行三维建模,结合避障方法实现UH在其中的真实避障飞行模拟,并利用该仿真方法验证了三维避障方法的可行性。      

基于Kriging算法的手术导航三维形变技术

针对计算机辅助手术三维导航技术中无法利用术前CT重建模型进行病人个体化手术的问题,提出一种基于克里金(Kriging)算法的三维骨骼形变(bone morphing)技术.利用术中采集和医学图像模型的两片点云进行配准,在CT重建模型上选取4个合适的控制点,通过求解Kriging算法建立的方程组,获得CT重建模型上所有点相对于实际病例变形后的位置,实现医学图像模型向个体化的变形.最后,以人体股骨CT模型和塑料模型为对象进行了形变的精度分析和关节手术导航评估实验.结果表明:这种形变方法简单可靠,可以用于前交叉韧带(ACL,Anterior Cruciate Ligament)重建手术的导航评估.     

可容忍信标误差的三维传感网节点定位方法

针对信标位置存在误差情况下的三维无线传感器网络节点定位问题,提出一种基于正交回归的多跳定位方法.同时考虑到自变量误差和因变量偏差对节点坐标估计的影响,基于约束加权正交回归参数估计准则,建立可容忍信标位置误差的三维多跳定位模型,解决了信标位置和距离估计两方面的误差并存时的节点自定位问题,并给出求解节点坐标最优值的数值方法;推导出相应的坐标估计精度评估标准3D-MCRB (3D Multi-hop Cramér-Rao Bound).仿真结果表明:此方法对信标位置误差和距离估计误差都具有较好的抑制能力,在大多数实验条件下,能将定位精度提高10%以上.