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基于FPGA的实时线结构光传感器激光条纹中心提取方法
1
作者
苏中元
康杰虎
+4 位作者
冯橹源
李泓彤
张振
孙泽峰
吴斌
《Journal of Measurement Science and Instrumentation》
CAS
CSCD
2023年第4期452-462,共11页
激光条纹提取方法是线结构光传感系统中的一项重要技术,其准确度和速度直接影响系统的测量性能。然而,传统Hessian矩阵法可能会产生多余中心点和缺失中心点,限制了其准确度和鲁棒性。此外,传统Hessian矩阵法计算复杂,难以应用于实时测...
激光条纹提取方法是线结构光传感系统中的一项重要技术,其准确度和速度直接影响系统的测量性能。然而,传统Hessian矩阵法可能会产生多余中心点和缺失中心点,限制了其准确度和鲁棒性。此外,传统Hessian矩阵法计算复杂,难以应用于实时测量场景。为此,提出了一种适合在FPGA中实现的激光条纹中心提取改进方法。首先,设计了一个新的判断函数来代替最大特征值来选取显著中心点,以增加真实中心和其他区域之间的数值差异,并通过修改中心判断标准,采用非最大值抑制的方法处理多余中心点和缺失中心点。其次,将所提出的方法在FPGA中进行实现。在不降低精度的前提下,对计算进行了合理优化,减少了FPGA的资源利用率和延迟时间。在准确度对比试验中,在噪声水平分别为0,0.01,0.02和0.03时,平均绝对误差分别为0.0039像素,0.0373像素,0.0520像素和0.0646像素,均方根误差分别为0.0068像素,0.0469像素,0.0654像素和0.0811像素;在FPGA中实现时,运行时间和延迟时间分别为14.89 ms和216.42μs。实验结果证明,所提出的方法准确度高、鲁棒性好,能够进行实时中心提取。
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关键词
激光条纹中心提取方法
Hessian矩阵法
多余中心点和缺失中心点
现场可编程门阵列(FPGA)
线结构光传感测量系统
下载PDF
职称材料
非正交轴系激光经纬仪反向运动学线性模型
2
作者
孙泽峰
康杰虎
+3 位作者
梁健
张振
冯橹源
吴斌
《光学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期204-212,共9页
为满足大尺寸测量仪器性能与制造水平提升的需求,基于非正交轴系架构理念对激光经纬仪进行设计。针对非正交轴系经纬仪在无参考末端情况下计算反向运动旋转角度的难题,提出反向运动线性模型,以实现旋转角度的快速、高精度计算。首先,基...
为满足大尺寸测量仪器性能与制造水平提升的需求,基于非正交轴系架构理念对激光经纬仪进行设计。针对非正交轴系经纬仪在无参考末端情况下计算反向运动旋转角度的难题,提出反向运动线性模型,以实现旋转角度的快速、高精度计算。首先,基于李群李代数基本理论构建非正交轴系经纬仪正向运动学模型。其次,构建空间目标点与视准轴位姿参数间的约束关系,并结合旋转角度误差传递模型,确立用于求解旋转角度误差修正值的线性方程组。最终通过旋转角度初始估计值与误差修正值线性相加,获取高精度的反向旋转角度值。仿真结果表明,该方法所计算的旋转角度误差趋近于0,真实实验的旋转角度误差均小于0.02 mrad,验证了所提反向运动学线性模型的可行性与实用性。
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关键词
光学仪器
非正交轴系
反向运动
线性模型
误差传递
原文传递
题名
基于FPGA的实时线结构光传感器激光条纹中心提取方法
1
作者
苏中元
康杰虎
冯橹源
李泓彤
张振
孙泽峰
吴斌
机构
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室
出处
《Journal of Measurement Science and Instrumentation》
CAS
CSCD
2023年第4期452-462,共11页
基金
National Natural Science Foundation of China(No.62071325)
Open Foundation of Beijing Laboratory of Optical Fiber Sensing and System(No.GXKF2022001)。
文摘
激光条纹提取方法是线结构光传感系统中的一项重要技术,其准确度和速度直接影响系统的测量性能。然而,传统Hessian矩阵法可能会产生多余中心点和缺失中心点,限制了其准确度和鲁棒性。此外,传统Hessian矩阵法计算复杂,难以应用于实时测量场景。为此,提出了一种适合在FPGA中实现的激光条纹中心提取改进方法。首先,设计了一个新的判断函数来代替最大特征值来选取显著中心点,以增加真实中心和其他区域之间的数值差异,并通过修改中心判断标准,采用非最大值抑制的方法处理多余中心点和缺失中心点。其次,将所提出的方法在FPGA中进行实现。在不降低精度的前提下,对计算进行了合理优化,减少了FPGA的资源利用率和延迟时间。在准确度对比试验中,在噪声水平分别为0,0.01,0.02和0.03时,平均绝对误差分别为0.0039像素,0.0373像素,0.0520像素和0.0646像素,均方根误差分别为0.0068像素,0.0469像素,0.0654像素和0.0811像素;在FPGA中实现时,运行时间和延迟时间分别为14.89 ms和216.42μs。实验结果证明,所提出的方法准确度高、鲁棒性好,能够进行实时中心提取。
关键词
激光条纹中心提取方法
Hessian矩阵法
多余中心点和缺失中心点
现场可编程门阵列(FPGA)
线结构光传感测量系统
Keywords
laser stripe extraction method
Hessian matrix method
redundant and missing centers
field programmable gate array(FPGA)
line-structured light system
分类号
TN929.1 [电子电信—通信与信息系统]
TP212 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN791 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
非正交轴系激光经纬仪反向运动学线性模型
2
作者
孙泽峰
康杰虎
梁健
张振
冯橹源
吴斌
机构
天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室
出处
《光学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期204-212,共9页
基金
国家自然科学基金(62071325)
天津市交通运输科技发展项目计划(2022-09)
光纤传感与系统北京实验室开放课题(GXKF2022001)。
文摘
为满足大尺寸测量仪器性能与制造水平提升的需求,基于非正交轴系架构理念对激光经纬仪进行设计。针对非正交轴系经纬仪在无参考末端情况下计算反向运动旋转角度的难题,提出反向运动线性模型,以实现旋转角度的快速、高精度计算。首先,基于李群李代数基本理论构建非正交轴系经纬仪正向运动学模型。其次,构建空间目标点与视准轴位姿参数间的约束关系,并结合旋转角度误差传递模型,确立用于求解旋转角度误差修正值的线性方程组。最终通过旋转角度初始估计值与误差修正值线性相加,获取高精度的反向旋转角度值。仿真结果表明,该方法所计算的旋转角度误差趋近于0,真实实验的旋转角度误差均小于0.02 mrad,验证了所提反向运动学线性模型的可行性与实用性。
关键词
光学仪器
非正交轴系
反向运动
线性模型
误差传递
Keywords
optical instruments
non-orthogonal shafting
inverse motion
linear model
error propagation
分类号
TH721 [机械工程—精密仪器及机械]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于FPGA的实时线结构光传感器激光条纹中心提取方法
苏中元
康杰虎
冯橹源
李泓彤
张振
孙泽峰
吴斌
《Journal of Measurement Science and Instrumentation》
CAS
CSCD
2023
0
下载PDF
职称材料
2
非正交轴系激光经纬仪反向运动学线性模型
孙泽峰
康杰虎
梁健
张振
冯橹源
吴斌
《光学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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已选择
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