基于身管的指向精度测量技术研究

武器装备的动态性能是靶场鉴定、定型试验评价系统的重要技术指标之一,目前高速转管火炮及武器是新型的现代化武器;一个合格的身管武器在投入使用前都需要进行动态性能的测试,合膛身管在预定击发瞬间的实际指向与预定射向的偏离角度是测试身管武器动态性能的重要技术指标;为了解决转管速射武器以及带有稳定功能的炮塔武器在击发瞬间,身管的指向精度及其稳定性的测试难题,提出一种采用激光棱瞄配合光斑图像处理的测量方法来解决这个问题;详细介绍了该方法的身管指向测试原理及结构组成,通过建立身管指向的数学模型,深入分析了该结构的测量原理,经过搭建模拟实验装置并进行实验,在分析实验数据之后,计算出实验误差范围在3%以内,证明了该方法的可行性。

一种光斑图像中心的亚像素提取方法

针对空间发光点所成光斑图像中心的高精度提取问题,本文提出一种亚像素提取方法。该方法建立了具有高斯能量分布的空间发光点的透视投影光斑图像灰度分布数学模型,证明了空间发光点能量中心的透视投影不变性。通过对光斑图像二阶方向导数和自相关函数的分析,获得Hessian矩阵并推导出像素级光斑图像中心的判定条件,再将图像灰度分布函数在光斑图像像素级中心的亚像素邻域内泰勒展开,并求取光斑图像灰度分布曲面的局部极大值点作为亚像素级光斑图像的中心点。与现有经典方法的对比仿真实验结果表明,该算法具有更高精度和更好的鲁棒性,可广泛应用于视觉检测的摄像机标定、三维形貌测量等任务中(类)光斑中心的高精度提取。

多尺度光点图像中心的高精度定位

提出了一种可快速、高精度提取不规则光点图像中心的多尺度光点图像中心定位方法。首先,结合图像形态学处理和阈值分割确定光点图像区域,初步确定光点图像大小;然后,计算不同尺度空间下各光点图像区域的Hessain矩阵,由Hessain矩阵特征值确定的判决系数确定最佳尺度,并确定光点图像中心像素级坐标;最后,根据光点区域周边图像二阶泰勒展开式求解光点图像中心亚像素坐标。仿真和实物实验表明,本文算法抗噪声能力强、可实现不同大小光点图像中心的快速高精度定位。在实物试验中,该方法提取光点图像中心的精度优于0.1pixel。目前,该方法已在多套视觉测量系统中得到应用。

采用CCD的空间光通信光斑位置提取重心算法的分析及实验

对采用CCD的空间光通信光斑位置提取重心算法进行了理论分析,对不同程度光束偏转的APT系统光斑位置定位及无空气扰动条件下背景光对光斑位置定位的影响进行了实验研究。

高精度光斑中心定位算法

光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一,检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度,传统的检测算法如灰度质心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足。鉴于此,提出了一种高精度光斑中心定位算法,该算法不仅能定位光斑中心还能拟合出圆半径。用计算机生成的光斑和实验生成的光斑对该算法进行验证,并与其他传统算法进行比较,结果表明,该算法的误差小于0.5像素且比其他经典算法更精确。

路基表面沉降视觉检测系统光斑中心定位方法研究

激光光斑中心精确定位是铁路路基表面沉降视觉测量系统的关键技术,关系沉降测量的精度.分析了铁路路基表面沉降视觉测量的基本原理,结合激光光斑图像的特点,在以光斑轮廓邻域的灰度分布进行曲面建模的基础上提出基于曲面拟合的光斑亚像素中心定位方法,并通过实验验证了该方法光斑中心定位精度优于常用的基于重心灰度分布曲线拟合法,定位精度高且鲁棒性好,达到了铁路路基沉降观测精度的要求.

位置敏感探测器综合实验仪的研制

在研究了位置敏感探测器光斑中心定位理论的基础上,研发了用于学生实验的位置敏感探测器综合实验仪.该实验装置采用硬件和软件2种光斑中心定位方式,能够实现简单、直观、快速、准确的光斑定位与测量.

应用面阵CCD的优化光点定位方法

传统的灰度重心法是一种用于对称目标的亚像素定位算法,其计算精度不高而且抗噪声性能较差。提出一种隔离算法,将其边缘像素分离,然后对内部像素灰度进行均值化,从而有效抑制内部像素噪声。同时,利用数据误差理论对这种算法的误差进行分析。最后,通过基于大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)标定实验,验证了这种算法的正确性,并表明优化算法有较好的噪声抑制性能。

基于最优非线性加权的光点定位方法

对传统的光点信号定位方法作了理论分析,讨论了各种方法的目标函数与优化过程。在此基础上,提出了一种基于最优加权的光点定位方法,使得像素的灰度对光点定位的贡献达到最佳。传统的方法均可看作是此方法理论框架下的特例。理论和实验表明该方法优于传统的方法。

定日镜正北方向的校正算法及仿真分析

针对定日镜场中正北方向标定存在的误差展开了研究,通过原理分析,得出正北方向的误差对光斑中心点的偏移带来的影响。在得到光斑中心偏移量后,通过搜索一维最优解的方法,求解出正北方向的误差,从而达到校正正北方向、提高定日镜精度的目的。通过仿真,验证了这一算法的有效性。

视觉测量红外光点图像中心精确提取

提出了一种视觉测量中的红外光点图像中心提取方法。首先,使用一组阈值平面与红外光点灰度能量分布相交确定光点能量等高线,得到各等高轮廓点和阈值平面截得的能量包络。然后,利用最小二乘椭圆拟合等高线上轮廓点的椭圆中心,并计算阈值平面所截得的能量包络的质心,以椭圆中心和包络质心的黄金分割点作为等高层面上的光点中心。最后,利用各等高层面光点的中心获得红外光点图像中心的精确位置。试验验证结果表明,算法对红外光点图像中心提取可取得较高精度。目前,方法已在面阵静态红外地球敏感器标定中得到应用。

多尺度光斑中心的快速检测

分析了光斑图像成像特点和理想光斑灰度分布模型,针对含有多个不同尺度光斑的图像,提出了一种可以在复杂环境下一次性快速检测出多个光斑中心的方法。该方法基于高斯模糊后光斑中心不变的性质,先对含有大量光斑的图像进行快速多级高斯模糊,构建其高斯尺度空间;然后,使用加速的非极大值抑制方法在尺度空间内寻找多个尺度的局部极值,初步确定各光斑中心的像素级坐标;最后,联合这些坐标的邻域像素,拟合局部曲面,得到光斑中心的亚像素级精确位置。利用仿真实验和实物实验验证了提出方法的有效性。结果表明:该算法对640pixel×480pixel图像,处理时间仅需50ms,每千个光斑的平均检测时间为23ms,在复杂环境下正确率可达89%。此外,该方法对弱光斑较敏感,适合快速处理含有大量不同尺度光斑的图像,并能够有效减少光斑的错检和漏检。由于检测速度快,自适应性强,在实际应用中取得了良好的检测效果。

点结构光精密位移传感器的仿真研究

针对目前位移传感器的精度难以满足需要的问题,采用3dsmax和MATLAB软件对点结构光位移传感器测量系统进行了计算机仿真研究．首先依据三角测量法建立系统的数学模型,然后利用3dsmax进行模拟仿真．最后采用了改进的亚像素光斑中心定位的方法准确求解光斑中心,计算出精确位移．大量实验结果表明,光斑中心定位达到了亚像素级,相对误差的最大值小于0．05%,满足了使用要求．

基于光斑重心的交锁髓内钉远端定位方法研究

提出基于光斑重心的交锁髓内钉远端定位方法,即用光纤传像束传输照明光、接收并传送交锁髓内钉远端像的光斑到CCD靶面,由计算机接收并计算出光斑重心的方法来测量和定位交锁髓内钉远端锁孔。介绍了交锁髓内钉远端定位检测系统的组成,阐述了基于重心的光斑中心定位算法。该方法用VC++对光斑中心位置进行了精确测量,为了避免二值变换引起的毛刺,先用改进的阈值变换,然后用一种直观的画圆方法把光斑框起来求重心,通过计算交锁髓内钉变形前后其远端锁孔像的重心位置,求出交锁髓内钉远端锁孔的实际位置。实验结果表明:该系统定位精度可以达到0.1 mm,满足系统指标要求,且具有较高的稳定性。

关于光斑图像阈值分析及其中心点的提取

在工业中的测量和检测中经常会对已经获取的光斑图像提取其中的光斑区域,并且进行光斑中心点坐标的计算,根据得到的中心点的坐标来进行工业中所需要的检测。针对于镜片屈光度检测中采集的光斑图像具有图像背景区域亮度较弱,背景区域的面积也较大;同时光斑点区域的亮度较强,光斑点区域的面积相对较小的特点,提出一种比较适用于镜片屈光度检测中光斑图像的阈值的分割方法,以及使用了光斑轮廓提取的光斑点中心坐标的计算方法。和其他阈值分割的方法比较以后,所提出的方法对图像阈值的分割比较好,而且运行的时间也比较短。

Steger算法在运动鞋底表面光条图像中心提取的应用

为了解决运动鞋生产过程光条在粗糙的鞋底表面产生的光斑以及光条宽度变化而带来光条图像的中心提取缺失的问题,提出一种适用于运动鞋底表面光条图像中心的提取算法。在最大类间差法(Otsu)的基础上引入了模板内像素灰度均值和其他像素灰度的差值阈值,从而有效分割出光条图像的光斑区域。采用Canny算子提取光条图像的边缘和宽度,并根据光条图像的宽度来改变Steger算法中高斯滤波核的大小。试验结果表明,所提算法可以准确分割运动鞋底表面的光条图像光斑,并快速提取鞋底表面光条的中心,解决因光条宽度变化而导致光条图像的中心提取失败的问题。

基于图象的激光测距系统

介绍基于图象的激光三角非接触测距系统的工作原理和结构。对系统参数计算和光斑中心读取进行 了分析，给出测量结果，验证了测量的精度和可靠性。

一种用于大气温度梯度测量的光斑图像质心算法

光斑质心的计算是折射法大气温度梯度测量的关键。提出了一种用于折射法大气温度梯度测量的光斑图像质心算法.该算法使用了自适应阈值选取,适应性强.实验表明,该光斑图像质心算法实时性强、实现简单,适用于大气温度梯度测量。

基于无线激光通信系统的信标光中心检测误差评价方法

传统的光斑中心计算误差评价方法仅依赖图像本身,并且与实际应用环境的耦合度较低,缺少客观的评价标准,通常采用同一位置光斑多次拍摄图片的均值来近似确定光斑中心;在这篇文章中提出一种基于空间激光通信光学天线子系统的中心检测误差评价方法,在进行系统标校之后,分别采用质心法、Hough变换法和圆拟合的圆心检测方法,通过与激光通信信号光紧密耦合来评价信标光中心计算方法的误差性能;实验结果表明,在所述的实验环境和条件下,质心法准确性较高;在应用层面,该评价方法可以为图像探测单元的方案取舍提供参考。

结构光高精度位移测量系统的仿真研究

采用3DS M ax和MATLAB软件对基于点结构光的位移测量系统进行了计算机仿真研究。首先利用3DS M ax对景物环境和传感器的各个组成部分,包括激光器投射器、摄像机和景物进行模拟仿真,然后对于仿真得到的光斑图像,采用了改进的亚像素光斑中心定位的方法准确求解光斑中心,达到亚像素级,根据三角法利用MATLAB计算出景物的距离。