用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统

以实现物体三维成像为目的,设计用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统。激光传感器采集物体光条图像,将光条图像传到上位机,使用旋转扫描测量模型获取物体光束的三维空间坐标数据,使用OpenGL开发图形库构建物体三维云图,将光条图像按照3D轮廓扫描顺序获取物体红、绿、蓝分量,将这些分量与物体3D空间坐标数据整合后,完成物体三维云图着色。实验结果表明:该系统具备较丰富的伺服控制功能,且标定物体光平面坐标误差仅为0.005 mm;物体三维成像逼真度较高,与实物颜色较为接近,三维成像效果优秀。

基于激光旋转扫描的约束态薄壁圆柱壳模态振型测试新方法

针对传统采用实验模态分析理论辨识模态振型测试效率低的问题,提出基于单点激光旋转扫描的测试约束态圆柱壳模态振型新方法。在明确基本测试原理基础上组建激光旋转扫描测试圆柱壳模态振型实验系统,提出基于激光旋转扫描测试约束态模态振型试验流程,并对判定圆柱壳共振及由响应数据获得圆柱壳模态振型等关键技术进行详述。通过实例验证结果表明,该方法可快速准确获得薄壁圆柱壳的模态振型、极大提高空间测试分辨率、高效测试圆柱壳结构各点振动响应,具有一定工程应用价值。

基于旋转扫描探头的OCT内窥成像系统设计

为了同时获取样品的表面和深度信息,研究光学相干层析的成像原理,建立了基于光学相干层析技术的内窥系统,实现了旋转扫描成像,系统的工作波长为1310nm,工作带宽为80nm.理论推导及计算机仿真得到了系统信噪比与干涉仪的分光比、反射率之间的关系并分析了理论分辨率和探测深度.提出外径为5mm的内窥镜扫描探头,聚焦距离为12mm,数值孔径NA为0.47,折射率分布常量A=0.2187.利用微型电机驱动直角棱镜实现扫描,旋转速度为25rpm,旋转一周得到640个采样点.采用多层盖玻片和洋葱表皮作为样品进行实验分析,得到了盖玻片和洋葱的图像,横向分辨率和纵向分辨率分别为10μm和15μm.结果表明,设计的光学相干层析内窥系统能够用于旋转扫描成像,获取更多的组织信息.

消除45°旋转扫描反射镜像旋转系统的研究及应用

研制了在宽波段范围内采用“Ｋ镜”来消除４５°旋转扫描反射镜像旋转的系统，并进行了理论上的推导和海洋卫星水色扫描仪的实际应用，证明该系统能很好地消除４５°旋转扫描反射镜产生的像旋转，从而提出４５°旋转扫描反射镜加“Ｋ镜”

多平面经食管旋转扫描超声心动图像的三维重建

目的进行经食管旋转扫描超声心动图像的三维重建算法的基础研究 ,并开发相应三维重建软件系统。方法首先 ,使用食管导入旋转扫描超声成像技术获得一系列在空间按一定角度分布的动态超声心脏图像 ,并同步记录心电信号。然后 ,根据心电及角度信号提取正确原始切片图像 ,进行预处理 ,并利用三维直接匹配插值方法对旋转扫描超声心动图像进行插值 ,获得规则体数据。最后 ,采用直接体绘制方法对体数据进行重建。结果实现了全部重建算法 ,并对一组旋转扫描超声心动图像进行了三维重建实验 ,获得了左心室的真实感三维重建图像。结论由于经食管扫描超声心动图像原始质量较好 ,并且本研究中采用了针对超声图像自身特点的图像预处理和三维直接插值方法 ,使得我们可以获得高质量的超声心脏体数据 ,从而获得良好的重建结果。

旋转扫描超声心脏图像的三维直接匹配插值

针对一组相互相交且空间呈一定角度排列的非并行二维心脏图像 ,提出了不同于传统插值方法的 (对体元的 )三维直接匹配插值法。插值时 ,首先获取各二维断层图像 ,确定各断层图像内“空体元”的三维空间位置 ;其次构造立方柱体 ,通过“空体元”的匹配像素块在柱体与最近邻原始图像相交的上下窗口内寻找运动轨迹 ;最后基于匹配块对“空点”进行插值。该方法将传统层间插值方法的两次插值过程简化为一次插值过程 ,从而获取系列的断层图像 ,并克服了传统层间插值方法所带来的图像信息相互重叠的缺陷 ;实验证明基于匹配关系的插值 。

旋转扫描超声心脏图像的中轴匹配与图像插值

研究旋转扫描超声医学图像多维重建中图像中轴匹配方法和插值算法。首先 ,根据图像中轴的特征点分析其时域曲线 ,实现中轴的轴向匹配 ;相似矩阵用来寻找两幅图像中轴附近匹配的像素线。自相关函数和 Fouri-er谱用来对图像中轴的匹配进行评价。其次 ,针对旋转扫描原始图像空间分布的特殊性 ,提出了分区插值法。实验结果表明 :我们提出的图像中轴匹配方法切实可行 ,插值算法快速、精确 。

旋转扫描序列图像的投影矩阵和拼接应用

利用8参数投影矩阵(单应性矩阵)拼接旋转扫描序列图像的方法,由于矩阵估计误差的影响,配准精度不高,易导致拼接图像中的景物歪斜。针对这一问题,通过研究相机拍摄旋转扫描序列图像的透视关系,推导了一种5参数的投影矩阵,减少了单应性矩阵中8个参数之间的相关性,从而降低了投影矩阵估计误差对全景图拼接的影响,提高了配准精度。图像拼接实验结果显示,应用该5参数投影矩阵得到的全景图,能够保证场景正直,配准精度较高,视觉效果良好。

不同旋转扫描次数对光声层析成像的影响

为了实现单元探测器高质量的快速光声图像重建,提出了不同旋转扫描次数对光声层析成像的影响方案。实验采用的光源为YAG激光器,波长为1 064nm,重复频率为20 Hz,脉宽为7ns,探测器为针状的PVDF膜水听器,接收直径为1mm,得到了26个字母、12根头发丝、树叶骨架和模拟血管的光声重建图像。由仿真和实验结果表明,在不牺牲光声重建图像质量的前提下,单元探测器环形扫描一圈,均匀采集100个位置的信号,图像重建时间为5.903s。该研究结果对于单元探测器的快速旋转扫描成像和环形阵列探测器阵元数的设计具有一定的指导意义。

工业CT旋转扫描台回转精度对成像质量的影响

研究旋转扫描台回转精度与工业CT重建图像质量的关系,对选择合适回转精度的旋转扫描台,降低加工成本具有现实意义。通过计算机仿真分析,模拟了旋转扫描台回转偏差分别服从正态分布、偏态分布的情况,采用滤波反投影算法重建了不同回转精度情况下的工业CT图像,并通过数值指标对工业CT重建图像的质量进行了定量评价。仿真结果表明,旋转扫描台的绝对定位精度对工业CT重建图像质量影响较大,而旋转扫描台的重复定位精度对工业CT重建图像质量影响较小。

对地观测旋转扫描辐射计星上定标系统设计

文中介绍了一种对地观测旋转扫描辐射计星上定标系统的设计。该星上定标系统由漫射板、定标灯、黑体、定标均衡装置、漫射板稳定性监测器和太阳入射角监测器等几部分组成。文中描述了该定标系统各部分的作用和功能,并针对提高星上定标精度提了几点建议。

激光多面体旋转扫描测试系统入瞳漂移的研究

在近代激光测试技术中多面体旋转反射扫描测试系统存在入瞳漂移的问题，带来测试误差，然而经典资料中均未作讨论．本文在理论上推导了激光扫描测试系统中的入瞳漂移，详尽讨论了八面体旋转反射扫描测试系统的入瞳漂移问题，并且分析了旋转半径及入射角与入瞳漂移的关系，得出精确的结论.实际应用中如何根据精度要求设计旋转反射镜、如何选择入射角、f－θ物镜设计中如何考虑入瞳漂移的影响均可利用这一结论．

平面螺旋声阵列近场旋转扫描全息成像研究

针对一平面螺旋阵列在噪声源成像应用,分析了波束形成方法在低频段噪声成像能力的局限性,采用等效源法实现了对低频噪声的全息成像。为提高近程声全息成像性能,提出并采用不规则平面阵进行旋转扫描测量,重点研究了无参考传感器条件下对扫描数据的相位处理方法,实现了不同时刻测量数据的相位同步,利用仿真研究验证了该方法的有效性和优越性,并通过实际实验进行验证,对450Hz以下频率噪声的成像能力有显著提高。该方法测试条件要求低,测试结果可靠,相关结论具有参考价值。

增强型超声波周向旋转扫描节点参数优化

无线传感器网络(WSN)节点具有的全向感知能力决定了网络覆盖性能,故先对增强型超声波传感器的尺寸和外形进行了优化仿真。仿真结果表明:优化后的号筒对超声波发射声场的指向性提升较为明显,在中心轴线上辐射的声压比普通传感器大3.5倍。然后利用增强型超声波传感器设计了单发单收超声波旋转扫描系统,建立了针对超声波测距的最高扫描转速模型,确定了扫描转速与超声波脉冲频率的匹配关系,并分析了该系统的目标捕获率。计算结果表明:超声波旋转扫描系统在具有较好匹配度的情况下,最高转速为215r/min,可捕获速度低于64.5km/h的目标。

利用定标站对旋转扫描扇形波束散射计的信号频率估计

该文基于中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic Satellite,CFOSAT)雷达散射计系统参数,给出了可行的在轨Doppler预补偿方法并利用地面定标站实现对RFSCAT信号频率的估计。对比了3种信号频率估计方法,通过仿真分析表明,可达到优于0.05k Hz的频率估计精度。仿真结果表明,通过把估计的频率与Doppler预补偿查找表和Doppler频率进行比较,可实现对RFSCAT在轨Doppler预补偿状态及生命周期内的载频漂移监测。

45°旋转扫描镜多元并扫的红外图像校正建模与仿真研究

对某遥感卫星红外扫描成像仪45°旋转扫描镜多元并扫成像中产生的图像像旋现象进行了分析,构建了图像校正模型。阐述了像旋产生的机理及图像校正方法。通过对遥感图像的仿真分析,初步验证了地面软件消像旋方案的正确性与可行性。

基于定标站的旋转扫描扇形波束散射计在轨定标方法

RFSCAT具有较宽刈幅并能够对同一个风单元提供较多的方位角和入射角观测组合,提高风场反演精度。为了达到设计的风场反演精度,必须对散射计进行在轨外定标。该文基于中法海洋卫星(Chinese-French Oceanography Satellite,CFOSAT)雷达散射计的系统参数,给出了一种利用地面定标站(Calibration Ground Station,CGS)对RFSCAT进行在轨外定标的定标方法,并利用仿真数据进行验证。该方法能够达到0.01°的姿态角估计精度和0.1 d B天线方向图估计精度,实现对RFSCAT天线方向图在轨监测和验证。

旋转扫描结构光的三维检测系统及其标定

针对传统平移扫描检测系统的缺陷,提出了一种基于旋转扫描线结构光的三维检测与重构系统及对应的系统参数标定方法,建立了点云数据获取模型。被测物体通过旋转实现与线结构光间的相对运动,得到被测物体的外表面二维图像。系统标定获得图像坐标与世界坐标间的转换关系,得到被测物体的三维坐标信息及数字模型。由实验可知,相机的标定精度为0.2 mm,原理样机进行物体测量的精度为0.1 mm。实验证明该系统检测精度高,具有可行性。

一种旋转扫描的可见光全景成像系统及实现

本文根据目前安防领域对重要地点全景监控的需要,设计了一种全新的基于旋转扫描的可见光全景成像系统,解决了几个关键技术问题。该系统的可见光全景成像清晰、稳定,能满足安防领域可见光全景成像的需求。

旋转扫描式成像光谱仪高光谱的几何变形矫正

Offner成像光谱仪是一种线推扫式成像系统,需要光谱仪与物体之间存在相对移动,从而记录整个区域的光谱和形貌信息。在光谱仪镜头前放置一块反射镜进行旋转扫描,也可以对大尺度物体进行高光谱成像,并且相机固定不动。然而旋转扫描时,记录的高光谱图存在较大的几何误差。该工作分析一般情况下Offner成像光谱仪单次拍摄得到的物点和像点的投影关系;根据投影关系,以旋转角为变量,分析物点在成像面上的投影分布,给出图像几何变形的矫正方法。在成像光谱仪上设计并安装了反射镜旋转扫描装置,进行旋转扫描实验,通过矫正算法,得到了清晰的高光谱图。