基于混合编码曝光的匀加速运动模糊图像复原方法

针对运动模糊图像复原问题中点扩展函数难以准确获得和图像反卷积的病态性,提出了一种基于混合编码曝光相机的运动模糊复原框架。混合编码曝光相机由一个高速双目立体相机和一个高分辨率编码曝光相机构成。编码曝光相机在其曝光过程中由一个二进制编码控制其快门的开关状态。双目立体摄像机作为一个运动传感器在编码相机曝光的开始、中间和结束时刻分别拍摄三对立体图像对。提出了一种基于二进制编码和运动参数的PSF评估算法和一种基于双目立体视觉的运动测量算法来获得运动参数。在获得编码曝光运动模糊图像的PSF后,使用直接反卷积方法进行图像复原获得清晰图像。实验结果表明,该方法能够自动快速有效地对运动模糊图像进行复原。

一种多分辨率混合相机系统标定方法

针对高速低分辨率相机和高分辨率相机构成的混合相机系统,提出基于空间约束的多分辨率相机标定方法.采用空间距离尺度作为统一各坐标系之间的度量单位,建立单相机内外参数模型和多相机相对外部参数模型.采用先单相机标定内部参数后多相机联合标定相对外部参数的方法完成混合相机的标定.首先使用2步法对每个相机进行内、外部参数标定,然后将这些参数作为初始值求解多相机标定模型.利用多个相机之间的空间约束,设计了相对外部参数的6步求解算法.实验表明该方法具有较高的稳定性和标定精度.

基于眼模型的折/衍混合眼底相机设计

应用二元衍射光学理论,设计了一个基于Gullstrand-Le Grand眼光学模型的折/衍混合免散瞳手持式数字眼底相机.该相机的视场角28°,摄影系统由五片透镜构成,其中包含一个二元面.在综合考虑人眼本身和外部系统的像差后,实现了全视场200万像素的高清晰成像,具有较大调焦能力,对-10D至7D屈光度人眼普遍适用.结果显示,该系统成像分辨率高于120lp/mm,场曲值小于0.75mm,畸变仅为7.0%,色差小于3.5μm.衍射光学元件的引入,有效地简化了系统,减小了重量和体积.

基于樽海鞘和自适应差分进化的相机内参优化

该文针对相机标定过程中因优化算法所引起的精度不足、稳定性差、易陷入局部最优的问题,提出将樽海鞘优化算法和自适应差分进化算法相结合的相机标定优化算法。该混合算法利用樽海鞘优化算法提高精度,利用自适应差分进化算法增强局部搜索能力,在不同迭代阶段对适应度函数采用分段优化方式,实现平衡局部和全局搜索能力。实验采用每格50 mm×50 mm标准的棋盘格作为标定板,选取15张不同角度的标定图片,图片有效像素为4608 pixe×l3456 pixel,分别利用张正友标定法、樽海鞘算法以及本文提出的樽海鞘-自适应差分进化混合算法进行相机内参的优化。实验结果表明该文提出的混合算法比传统标定方法重投影误差更小,标定精度更高。

绳牵引摄像机器人的力位混合稳定性评价方法

首先,以绳牵引摄像机器人的索拉力求解和运动学分析为基础,提出了以拉力最小绳索的索拉力以及该绳索与水平面夹角的正切值为因素的力位混合稳定性评价指标,用于评价摄像平台运动的稳定性,并定义了满足一定稳定条件的稳定工作空间;其次,进一步将摄像机器人受到扰动后的工作空间与稳定工作空间进行比较;最后,仿真算例验证了采用力位混合稳定性求解指标的合理性.

曲面相机阵列多分辨成像方法

针对现有成像系统因数据冗余而无法兼顾大视场、高分辨、高效性的问题,结合人眼视网膜变分辨成像和并列式复眼成像原理,设计一种多分辨率成像的复合仿生成像系统.该成像系统按照球面和平面兼顾的曲面布局方式,利用11个相机镜头构建相机阵列,组成了四个等级分辨率的子眼拍摄模块.通过物距100 m的远景实验和物距10 m的近景实验发现,该系统在实现高分辨成像的同时,获得总视场达150.8°×37.8°.多分辨率成像实验结果表明,该系统获取的图像的分辨率从中心视场到边缘视场逐渐降低,并且相较于中心清晰全视场成像,四级分辨率成像的拼接图像数据量减少了17.2倍的数据冗余.

银盐照相与数码照相

本文探讨了传统银盐照相与数码照相的现状和发展前景。文中详细介绍了作为图像传感器的彩色胶卷和CCD(CMOS)的特性及其最新进展。尽管面对数码相机的严峻挑战,文章引用国际照相市场有关信息,预测传统彩色照相材料仍将会有缓慢的增长。一种融合传统银盐照相和数字成像两者特点的混合成像体系正在兴起。银盐照相与数字成像技术的融合,这将是21世纪成像技术的发展方向。

激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统及工艺开发

为了对激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊工艺及理论进行研究,构建了激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统,双电弧的电源各自独立,电源的脉冲控制方式为推挽式.利用该系统进行焊接工艺试验,在焊接过程中,同步采集双路焊接电流、电弧电压信号,并进行高速摄像.结果表明,所构建的激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统能够进行稳定焊接,焊缝成形美观,且加入激光后,激光对电压的影响较明显,电压信号的稳定性增强.

检校场标定长焦航测相机参数

为实现长焦航测相机内参数及畸变参数标定,提出利用室外检校场对相机进行标定的方法。介绍了该方法由初值到精确值的两步法的求解步骤、计算过程及实验过程。首先通过给定已知特征点位置信息以及不同角度不同位置下拍摄的影像,通过特征点提取及匹配,根据像点坐标与世界坐标的线性对应关系,基于直接线性变换算法建立约束方程求取相机参数初值,进而通过混合LMQN(Levenberg-Marquardt与Qusai-Newton)迭代优化加速求解精确值。与精密测角法比无需精密设备的操作及记录,只需不同位置不同姿态拍摄多张包含精确位置信息的检校场影像即可。最后进行标定实验并对结果分析,基于检校场的标定方法在参数解算中特征点最大投影误差为2.471pixel,标定参数主点精度为9.7μm(<2pixel),主距精度为4.3μm(<1pixel),解算相机拍摄位置精度0.035m,满足测绘应用的精度需求。

基于非量测CCD摄像机的钣金件误差检测

提出利用非量测CCD摄像机进行钣金件高精度3维重建与制造误差检测。介绍直线段最小二乘模板匹配的基本原理;提出利用像面上的点、直线信息进行混合光束法平差,对工业钣金件的线框模型进行高精度3维重建;采用1维模板匹配技术直接获取复杂形状的物方参数;重建结果可以用于检测零件的制造误差。所开发的误差检测系统具有硬件成本低、自动化程度高等特点,实际图像数据的多次实验均取得很好的检测结果。

激光-电弧复合焊接高强钢的性能

为了研究焊接参数对激光-电弧复合焊接性能的影响,采用了2 k W光纤激光器和MAG(熔化极活性气体保护焊)复合焊接780 MPa高强钢板,通过高速摄像机观察了熔滴过渡形式及激光(或电弧)先导的等离子体形态,研究了激光(或电弧)先导的特性、激光与电弧间距离、离焦量、MAG电流和熔滴过渡形式对激光-电弧复合焊接性能的影响.结果表明,电弧先导的焊缝成形更好;等离子体不仅影响焊缝形状,而且影响激光-电弧间最佳距离;激光与电弧间距对熔宽的影响较小;焊接电流影响焊缝形状和熔深,随着焊接电流的增加,熔深增加,当离焦量为-2 mm时熔深最大.

一种使用磁场相机的混合波荡器磁化块排序方法

描述了一种考虑了磁化块局部磁矩不一致性的混合型波荡器磁化块初始安装排序方法。该方法基于独特设计的磁场相机,该相机用来扫描测量波荡器磁化块南北极附近的场图。排序优化流程为:由磁场相机所测得磁化块南北极附近场图推算出该磁化块内的局部磁矩误差分布,通过三维模拟计算得出含有局部磁矩误差的磁化块安装在波荡器梁上后对波荡器磁场的影响,最终依据这些影响数据对磁化块进行排序。该方法在一台短周期混合型波荡器样段上进行测试,所得结果表明在优化后的半周期积分场误差离散性明显小于未优化的情况,从而确认该方法是有效的。

基于红外多光谱相机分析长后焦距对无热化设计的影响

在不同环境温度下,热差对红外多光谱相机的成像质量造成一定的影响,基于此,建立了红外多光谱相机的无热化模型,此模型将红外多光谱相机等效为分离式双透镜光学系统.在定焦距的情况下,分析了后焦距变长对前后透镜光焦度的影响,从光焦度绝对值与正负值变化情况对材料的选择范围进行约束,实现光学材料的快速选择.采用该模型对波段为8-14μm,焦距为50 mm,F数为1.4的红外多光谱相机在-40-+60℃范围内进行无热化设计.通过仿真分析,各视场在奈奎斯特频率为30 lp/mm处的值均达到0.39,接近衍射极限;弥散斑均方根半径均小于艾里斑半径19.17μm;轴向像差均小于0.02 mm.采用通道为9.43-11.53μm的红外多光谱相机对SF_(6)气体进行成像实验,实验结果表明,经过无热化的红外多光谱相机对SF_(6)气体的成像效果良好,设计方法正确可行.

内置式高像素折衍混合式手机镜头的设计

研究折/衍混合式手机镜头光学系统设计,将衍射元件用于手机镜头可简化结构、减轻重量、提高性价比和成像质量.优化设计的镜头由三片光学塑料非球面透镜和一片红外滤光片组成,第一片透镜的后表面为二元衍射面.镜头的F数为2.85,总长为5.512 mm,全视场角为60°,其成像质量好,在奈奎斯特频率处(285 lp/mm)调制传递函数(MTF)值在0.7和0.5视场内分别高于0.3和0.5,相对畸变小于1%.

基于灰狼粒子群混合算法的相机标定优化方法

针对传统标定方法参数考虑较少、标定精度不高的缺点,将群智能算法思想应用其中,并在现有的粒子群算法和灰狼算法基础上进行优化,取长补短,提出一种混合算法。首先,基于张正友方法获得标定的参数范围,在该范围内随机生成参数作为初始值,然后以最小平均误差为准则,利用灰狼粒子群优化混合算法,建立目标函数,进一步求解相机的内外参数。研究结果表明,该算法求解结果准确、稳定,可重复操作,可以有效地提高标定精度,结果好于其他几种方法。

SUS301L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接的熔滴过渡及接头组织性能研究

使用激光-脉冲MAG复合焊对SUS301L奥氏体不锈钢平板进行了对接焊试验,研究其焊接过程中电弧形态、熔滴过渡,以及其与脉冲电流、电压的对应关系,并分析了焊后接头的组织与力学性能。结果表明:激光-脉冲MAG复合焊的电弧形态及熔滴过渡稳定,呈一脉一滴平稳过渡。焊缝中心主要为细小的柱状奥氏体晶粒和少量的δ铁素体组织。焊缝中心的硬度最低,母材硬度最高,越接近母材硬度越大。接头的平均抗拉强度为736 MPa,达到母材的76%;所有弯曲试样压弯180°后,表面未出现裂纹。SUS301L奥氏体不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接的接头质量较好。

一种新型混合式汽车继电器动态特性测试与分析

本文设计了一款新型混合式汽车继电器,适用于在混合式汽车直流电压等级提升的工况。相较于传统汽车继电器,该汽车继电器的触头具有双断口、触点距离大等特点。通过搭建基于高速摄像机的动态特性拍摄系统,对新型混合式汽车继电器的运动过程、不同电压下的合闸分闸曲线以及不同线径线圈的合闸时间等动态特性进行了测试与分析。结果表明,所设计的汽车继电器具有较好的动态特性。

机器人自主开门作业研究

针对移动作业机器人开门过程的定位和规划控制问题,提出一种实用可靠的机器人自主开门作业方法。首先使用二维激光扫描仪辨识门所在直线,结合单目手眼相机对门把手图像的识别,获取门把手的三维坐标,然后对机械臂设计力位混合控制方法,控制机器人以柔顺模式按压门把手打开门,并在开门过程中通过辨识门轴位置完成机器人定位,从而完成整个开门轨迹。实验表明,该方法能够使用较少的传感器实现机器人精确定位,并完成自主开门任务。

8倍非制冷型红外折/衍射连续变焦系统设计

针对长波用320×240元非制冷焦平面阵列探测器,设计了8～12μm波段折射/衍射混合红外连续变焦光学系统,其相对孔径大,F数为1.3,系统变焦倍率为8。变焦系统采用锗和硫化锌两种材料,通过引入二元面和非球面校正系统色差和轴外像差,在空间频率18 lp/mm处,全焦距范围内调制传递函数(MTF)均在0.5以上,接近衍射极限;系统在接收半径为17.5 μm的探测器敏感元内,能量透过率大于78%,表明该变焦系统具有良好的成像质量。

基于序列图像的工业钣金件三维重建与视觉检测

针对目前工业制造领域面临的难题,提出利用非量测数字摄像机进行工业钣金件高精度三维重建与视觉检测。采用二维直接线性变换分解摄像机参数初值并结合光束法平差进行高精度标定;利用最小二乘模板匹配提取像面上的点、直线信息并进行混合光束法平差,从而进行钣金件的高精度三维重建及其尺寸制造误差的检测。所开发的视觉检测系统硬件成本低、自动化程度较高,实际数据的多次实验均取得了优于1/8000的相对精度,说明所论述的方法为工业零件的自动化三维检测提供了一条可行途径。