LED封装光学结构对光强分布的影响

从发光二极管(LED)的发光原理及结构出发,建立了LED的光学模型,获得了它的光强分布曲线,并与实际测量数据进行了比较。通过改变模型中反光碗的张角、支架的插入深度、封装环氧树脂折射率以及透镜尺寸,得到了不同结构参数下的光强分布。实验结果表明:反光碗张角、支架插入深度、封装环氧树脂折射率以及透镜尺寸对LED光强分布的影响有一定的规律性,这些规律对生产特定照明需求的LED具有实际指导意义。

自动适应用户头部位置变化的眼睛盯视输入系统

完整地建立起一种以红外辅助光源在人眼角膜上的反射点为参考点、瞳孔相对偏移为依据的眼睛盯视输入传感模型 ,提出一种能对用户头部位置变化自动适应的控制策略 ,能有效地克服同类系统使用中要求使用者头部位置固定或只允许有少量运动的不足 ,具有使用方便、交互自然等特点。实验结果验证了有关结论。

改进的光流运动图像分析方法及其应用

针对传统光流运动图像分析方法运动估计精度低且易受各种干扰等缺点,提出一种基于梯度阈值的五置信点约束的改进光流算法。该方法采用五置信点加权法处理像素时间和空间梯度值,减小了单个像素受噪声的影响。对基本光流约束方程进行了梯度阈值处理,剔除了光流场中不利于运动估计的干扰数据,提高了运动图像的运动估计精度。实验分别采用传统算法和改进算法对全局和局部运动场景的视频图像序列进行光流计算,结果表明,该改进光流算法运动估计精度高、抗干扰性强,能准确地反映场景全局运动及场景中的局部运动,比传统的光流算法具有更好的鲁棒性和收敛性,且运算时间缩短了1/3。该光流算法在行车环境传感、交通流分析中具有潜在的应用价值。

基于灰度差异的棋盘格角点自动检测

提出一种基于灰度差异的棋盘格角点自动检测方法,该方法利用一种圆形角点检测器,在不对棋盘格图像做预处理情况下,能够准确检测有一定噪声或者较模糊的图像上的棋盘格角点。首先,根据角点及领域附近点的灰度差异,采用角点检测器初步检测角点;其次,根据棋盘格角点张角近似为直角和角点灰度对称性,对初步检测的角点进一步筛选获得棋盘格目标检测角点;最后,采用灰度平方重心法将像素级棋盘格目标检测角点亚像素级化,精确确定角点位置。实验结果表明,该方法在图像较模糊的情况下能够较精确检测出角点,角点重投影精度达到0.1像素级,并能获得形成角点的张角角度值;该方法可以应用于具有特殊角度的角点检测,且由于运算速度快,误差小,能够应用于机器视觉摄像机的在线标定。

智能机器人视觉体系结构研究

本文以几个典型的智能机器人体系结构为范例 ,受其分层结构和模块化体系思想启发 ,针对机器视觉研究中的不同观点和遇到的困难 ,提出机器视觉研究也应当分层、模块化的思想 ,认为只有这样才能满足整个机器人大系统的要求 ,较好地解决机器视觉的一般性和特定任务之间的矛盾 .在讨论了该视觉体系结构中各层次的组织和各个模块的功能后 ,提出了一个将三维面形传感获取近距离精确数据、激光雷达距离成像和 CCD摄像机相结合的视觉传感集成体系 ,通过它们在时间和空间上的一致及信息上的互补 ,以保证基本数据模块的可靠性和整个视觉体系结构的可行性 .

光电内窥参数检测装置

报导一种新的光电内窥参数测量装置。将一半导体激光器发出的光束经柱面镜汇聚成一细线，通过特殊设计的折反棱镜将其沿轴线方向投影到管孔内壁，得到管孔内壁的光截轮廓，该轮廓经物镜成像到ＣＣＤ光敏面，通过图像卡采集到计算机。在计算机图像测量及辅助提示下，完成参数测量。此外，该装置还可在测量显微镜横向移动导轨及读数手轮的配合下测量内孔中径。实验结果表明轴向测量的重复精度为±１７μｍ ；中径测量的重复精度为±１２μｍ 。它在工业制造领域内具有广阔的应用前景。

用于车辆防撞控制的行车环境传感研究

介绍未来世纪先进安全车辆基本概念，着重阐述了应用激光雷达技术进行主动障碍探测的防撞控制系统。它采用近红外激光雷达对车辆前方进行扫描探测，建立行车环境动态辨识模型，引进安全／危险系数及事故预测确信度系数，必要时对驾驶员发出警告或启动车辆自动控制系统工作。

人机协同机器视觉内孔检测及基于模型特征的图像处理

本文在机器视觉内窥定量检测光学原理及硬件装置基础上 ,针对由于视觉图像独特的空间、复杂的结构及被测对象的多样性 ,给系统参数最佳确定及图像处理带来的困难 ,提出采用人机协同及基于被测量几何模型特征的图像处理策略 ,以降低技术难度、提高图像处理效率及扩大系统适用范围。

万工显上用光截法测量内螺纹螺距和牙型角

本文介绍内螺纹螺距及牙型角测量装置，它以光截法为原理，作为一个附件，在万工显上进行影像法测量，达到螺距测量重复精度４．３μｍ，牙型半角测量重复精度１３′

共模抑制干涉及其应用研究

本文提出一种适合于表面微观轮廓及表面三维面形测量的共模抑制干涉技术．该项技术可以有效地克服同类仪器中环境干扰、导轨误差及光源振幅噪声的影响，具有高精度、高稳定性的特点．文中将该技术应用于表面轮廓仪作为实例进行研究，取得了轮廓测量精度优于４ｎｍ，横向分辨率为１．２μｍ的结果，并且仪器结构简单、成本低，便于安装及调试，适合于车间现场在线测量，充分显示了共模抑制干涉技术的优越性能．

相关共路干涉技术测量表面轮廓的研究

提出一种集共路干涉与相关处理为一体的非接触表面轮廓仪。这种新的结构体系克服了同类仪器中环境干扰、导轨误差及光源噪声影响，适合于高精度表面轮廓测试。仪器测量精度优于４ｎｍ。

半导体激光扫描二维成像系统研制

介绍一种基于激光主动扫描物体，记录物体表面反射光强，然后重现物体二维图像的激光成像系统。该系统是进一步发展机器视觉三维距离成像的基础。

一种改进的面形测量新方法

对基于以正弦投影光场为结构光的位相轮廓测量求提出一种改进方案。该方案只需获得相应于投影光场相程分别为—α，0，＋α时的3帧变形光场强度值，即可计算面形数据。它对提高测量精度、测量违反、成像分辨率带来有利和方便。文中还提出一种用来产生正弦投影光场及实现离散相移的高稳定性干涉仪。

基于相位相关和差分相乘的动态背景下运动目标检测

本文提出一种基于相位相关和差分相乘的动态背景下运动目标检测方法。首先用相位相关算法配准由于摄像机运动导致的图像背景旋转、缩放和平移量,然后用连续四帧图像差分相乘的方法分割出运动目标的轮廓,最后用形态学图像处理方法填补运动目标中的小空洞,并滤除残留的孤立噪声点。经过对多个视频序列的试验验证,结果表明该方法具有良好的性能,它对于各种因素的影响,如光照变化、背景中树叶晃动等局部微小变化、背景配准误差等,都有很强的适应能力。

基于Kalman滤波的视觉预测目标跟踪及其应用

建立了基于图像处理的视觉信息感知几何模型,提出了一种基于Kalman滤波预测估计的视觉信息感知方法,并据Kalman滤波理论建立了对机器人终端手抓等目标状态进行预测跟踪的模型。同时,利用建立的模型在护理服务机器人系统中进行了实验研究。实验结果表明,所提出的方法可以较好地对目标状态进行预测估计,通过"预测-校正"可以实现一种快速准确的视觉信息感知。该方法应用在护理服务机器人系统中可以减少视觉通道反馈信息的时间滞后,增强人机对话和信息感知能力。

一种实现大功率LED均匀照明的投射器设计

以特定区域的均匀照明为目标,设计一种以单粒LED为光源的均匀投射系统。根据LED的发光特性以及能量守恒定律选择采用折射-全反射(TIR)光学系统,通过建立TIR折射面及全反射面轮廓曲线上的点所满足的常微分方程,利用Runge-Kutta求解常微分方程得到轮廓曲线上点的坐标,再在UG中对坐标点进行曲线拟合得到轮廓曲线,进而得到TIR模型及适合数控加工的面形数据。将TIR模型导入Tracepro并对投射系统追迹光线。模拟结果表明:目标平面的光照均匀度达到92.6%,系统的效率达到91.8%。

一种LED汽车前照近光灯配光设计方案

从汽车前照近光灯GB4599-94标准出发,提出了一种LED近光灯的设计方案.该方案采用侧发光型LED为光源,以抛物面作为反射器设计的基础面,根据GB4599-94对近光灯的配光要求在ReflectorCAD中划分基础面,并合理调整各子面的面型数据,使光源经各子面反射后在配光屏上的光照分布满足配光要求.结果表明:采用400lm侧发光LED和恰当的光学照明系统能完全满足GB4599-94标准对汽车前照近光灯光照分布的要求.限于400lm侧发光LED尚未商品化,采用40.5lm侧发光LED,通过10组LED-反射器模块叠加逼近此配光方案.

SIFT特征匹配和差分相乘融合的运动目标检测

针对运动目标检测的难点问题,提出了一种结合尺寸不变特征变换(SIFT)和差分相乘算法的运动目标检测方法。首先,用SIFT特征匹配算法配准运动图像的旋转、缩放和平移量,利用SIFT匹配的稳定性和准确性,精确补偿运动摄像机下的背景图像。然后,用差分相乘方法,准确分割出运动目标的轮廓。最后,通过实拍视频序列的试验,证明算法的有效性和可行性。系列实验显示,连续4帧图像差分相乘的方法即能够较好地满足应用要求。实验结果表明,SIFT特征匹配和差分相乘融合的方法具有较好的鲁棒性和抗噪能力,对于摄像机运动、亮度变化、遮挡等影响因素具有较强的适应能力。

机械工程测试技术实验教学创新平台设计

针对机械工程测试技术课程及实验教学环节存在的问题,结合课程教学内容改革,在传统的课程实验基础上,开发了综合测量及控制应用创新实验平台,包括振动测试模块、机器视觉测量应用模块、移动机器人传感应用模块等实验项目。在建立的创新实验平台上,面向本科实验教学进行了应用探索,教学效果表明学生可以自主进行创新实验设计,增强了综合运用传感、信息处理、反馈控制实践能力。

基于混合势场法的移动机器人路径规划

针对目前移动机器人在路径规划中出现的问题,提出一种自主移动机器人路径规划的新方法——混合势场法。分析了人工势场法的不足,找出局部极小值点的形成原因;针对人工势场法中障碍物附近目标不可达问题,采用了在斥力场函数中加入斥力因子,使得机器人顺利到达目标点;针对陷入局部极小值和振荡的问题,提出了混合势场法,通过将势场法和可视图法结合起来,使得机器人走出局部极小值和振荡区域。最后,将混合势场法应用于室内移动机器人的路径规划中,仿真实验证明了该方法的有效性。