面向桌面交互场景的双目深度测量方法

基于视觉的虚拟现实交互方式在桌面书写应用场景中尚未有针对性的解决方案,书写交互中精细动作准确识别的实现,需要一种全新的高精度手笔联合三维识别技术,其中深度准确度是影响三维识别精度的重要因素。为此提出一种高精度双目深度测量方法,该方法针对书写交互采用了高分辨率、近距离的图像对作为输入,并在算法上提出全局与局部重要信息交叉融合的思想以提升速度与精度,减少计算成本。算法使用区域检测模块提取图像对中的手部和笔尖关键区域以重要程度分尺度输入;并且引入区域特征金字塔结构结合多尺度语义信息;同时利用视差级联模块缩小匹配范围,提高网络实时性。实验证明,提出的深度测量方法在手部和笔尖交互区域精度高,实时性好,能够有效辅助提高手笔联合三维识别精度以提供更好的虚拟书写交互体验,具有广泛的应用前景。

填装材料CT图像中脱粘缺陷识别与深度测量

脱粘缺陷是影响填装材料物理安全性能的重要指标,计算机层析成像(CT)是进行脱粘缺陷检测的有效方法。但填装材料脱粘缺陷紧贴外轮廓、面积小,对比度低,分割时易受其他信息干扰,传统活动轮廓模型难以适用。本研究提出了一种基于SoftMax和正则项的Chan-Vese (SRCV)模型用于填装材料脱粘缺陷分割,系统比较了SRCV模型与多种活动轮廓模型对脱粘缺陷分割效果的差异,利用不同图片分割效果揭示了SRCV模型的抗干扰能力和兼顾全局与局部信息的能力,利用分割曲线的欧氏距离实现脱粘深度测量。研究结果表明,SRCV模型对填装材料脱粘缺陷分割更贴近脱粘边缘,分割曲线更光滑,准确度达99.56%,Dice系数为99.82%,脱粘深度误差不超过6%,特别适用于有大量干扰信息的微小脱粘缺陷的分割,较其他活动轮廓模型具有明显的优势。

基于深度测量的行人体态特征提取与再识别方法

行人再识别是视觉监控系统的核心问题之一,然而传统基于彩色图像的特征提取方法难以用于极暗光照条件下的行人再识别。本文提出一种基于深度测量的行人体态特征提取方法,由于深度测量独立于光照条件,因此所提方法可以在极暗光照条件下对行人目标进行有效识别。由深度数据经过分割和滤波生成人体点云,将观测点云与初始人体模型进行配准,基于配准后的点云对人体模型的体态参数和姿态参数进行联合估计,计算体态特征向量的欧式距离实现行人再识别。在公开数据集和实验室自采数据集上进行验证,计算Rank-n、累计匹配曲线、平均精度均值等性能指标,其中在Single shot评估模式下BIWI数据集的Rank-1可达到70.71%、Rank-5可达到92.32%,结果表明本文所提算法可有效提高再识别精度。

高深宽比微结构深度测量技术的研究进展

高深宽比孔/槽微结构现广泛应用于微机电系统(MEMS)与三维集成电路(3D-IC)等领域,是微纳器件的基础性工艺结构。随着器件微型化与功能化的发展需求,孔/槽微结构的深宽比不断提升。深度作为重要参数对器件加工工艺、器件性能有直接影响,微孔/槽结构深度的精确测量具有重要意义,但测量方法面临巨大挑战,成为测量领域的难题之一。针对这一问题,按照非光学和光学测量方式将测量方法分为两大类,介绍了扫描电子显微镜、扫描探针术、白光显微干涉技术、共焦显微技术和反射光谱技术等测量方法的工作原理,在微孔/槽深度测量方面的研究现状,尝试从中总结每种测量方法的优缺点,最后,讨论了未来高深宽比微结构深度测量发展趋势以及研究重点,为之后高深宽比微结构深度的测量技术研究提供帮助。

基于剪切散斑干涉无损探伤的缺陷深度测量

基于激光剪切散斑干涉技术构建了无损检测系统,通过对铝合金平板钻圆形盲孔覆橡胶层的方式制备了设有不同尺寸和深度的内部缺陷的复合材料粘接试件,利用施加负压激励研究了不同负压值下试件内部缺陷所在表面的散斑条纹和离面位移情况,并结合有限元计算验证了检测系统有效性。结果表明:相同缺陷深度和负压值下,缺陷尺寸越大,散斑条纹级数越多、离面位移越大;相同缺陷尺寸和负压值下,缺陷深度越深,散斑条纹级数越小、离面位移越小。在利用该剪切散斑干涉无损检测系统准确获取内部缺陷的形状、位置和尺寸等信息的基础上,进一步基于弹性薄板理论推导了缺陷深度。缺陷深度测量精度随缺陷尺寸增大而提高,同时随深度增大而降低,直径为20 mm深度小于1 mm的圆形缺陷深度测量误差值小于10%。本文研究为复合材料粘接结构内部缺陷的深度检测提供了有效途径。

基于SiPM侧面读出双层半连续晶体的深度测量PET探测器

全身PET成像仪器的发展趋势之一是提高轴向视野,但探测器深度不确定效应对PET仪器空间分辨率的影响随着轴向视野的提高而增加。因此,需研发具有深度测量能力的PET探测器。本文提出了一种采用SiPM阵列侧面读出衰减时间不同的双层半连续晶体的深度测量PET探测器方法,探测器上层是1×4的LYSO晶体阵列,下层是1×4的YSO晶体阵列,每层每根晶体尺寸均为3 mm×6 mm×18 mm。每层单根晶体采用ESR反射膜粘贴,上、下两层晶体通过光学胶耦合。对该探测器性能的实验测量结果表明,探测器可有效区分双层晶体,清晰分辨所有晶体单元。对于上、下两层晶体阵列,平均能量分辨率分别是11.9%和11.7%。探测器对晶体的最佳位置分辨是0.27 mm(FWHM),相比传统端面读出晶体的探测器,此探测器能提供连续深度信息。实验结果表明,本文提出的新型PET探测器可用于实现高性能全身和全景PET扫描仪。

油井液面深度测量仪的研制

介绍油井液面深度测量仪的组成及基本原理，着重论述了利用快速傅里叶交换（ＦＦＴ）处理液面信号的基本方法，给出了实验结果。

基于红外脉冲相位热成像技术的玻璃钢深度测量

为探索红外热成像技术用于玻璃钢材料厚度测量的方法,文中使用闪光灯脉冲激励热成像的方法对玻璃钢平底洞标准件进行检测,通过脉冲相位法(PPT)进行数据处理,提取频域信息、消除噪声,并在试验设备采样频率不能满足盲频测量要求的限制条件下,建立相位阈值,完成了厚度测量。试验结果表明,玻璃钢试件的物理特性会对测量结果造成误差,但经数值优化后可在一定厚度范围内得到和实际深度接近的探测值,该方法可以作为玻璃钢厚度测量的有效手段。

扫描探针显微镜下微纳结构深度测量的校准方法（英文）

扫描探针显微镜(SPM)是微纳结构三维测量中的一项重要技术。然而,在测量过程中台阶或沟槽样品的边缘附近会出现不准确的轮廓,这就造成了深度测量的精度损失。为了避免深度测量的精度损失,分别建立了机械探针和光学探针的两个分析模型,描述了不准确轮廓、样品深度和探针形状之间的耦合关系;在此基础上,提出了一种具有良好精度的深度测量标定方法。与现有的国际深度测量标准(W/3规则)进行比较,该方法提供了一个明确的边界来确定测量结果是否有效;此外,它还可以指导用户在执行测量之前选择适当的探针。

一种基于全向结构光的深度测量方法

深度测量是立体视觉研究的重要问题,本文提出一种基于全向图与结构光的深度测量方法.首先,根据测量系统特点,采用了基于多参考面的投影仪标定算法;然后,设计了一组"四方位沙漏状"编码结构光,实现待测图像与参考图像的对应点计算;最后,在移动条件下,研究基于先验约束迭代就近点(Iterative closest point,ICP)的深度点云匹配算法.实验结果表明,本文方法可以准确地对室内场景进行深度测量,且抗干扰能力较强.

一种基于Integral Imaging和多基线立体匹配算法的深度测量方法

Integral Imaging(II)是一种能够记录和显示全真三维场景的图像技术.该技术采用微透镜阵列记录空间场景,空间任意一点的深度信息只需通过一次成像即可直接获得.本文研究结合多基线立体匹配算法采用II直接获取物体空间信息的方法.其结果既可为下一代基于II的三维电视图像的数据处理提供应用基础,同时也可望应用于开发新型的深度测量工具.

水下航行器光学隐蔽深度测量系统

为了实现对水下航行器光学隐蔽深度的实时测量,研制了水下航行器光学隐蔽深度测量系统。根据目标背景对比度的传输理论,分析了目标背景对比度在海水、大气、海面的传输特性,建立了水下航行器光学隐蔽深度模型。基于该模型分析了测量水下航行器光学隐蔽深度所需要的参数,设计了测量海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水体衰减性系数、海水漫衰减性系数和水下航行器表面反射率的测量方法,并完成一次海上试验。试验测得良好天气情况下特征尺度为12m的水下航行器的光学隐蔽深度为25-35m。试验结果表明,设计的测量系统可以实现对水下航行器光学隐蔽深度测量,并适用于各类潜艇。由于改变了传统的在水面进行深度测量的方式,该系统工作稳定可靠,提高了隐蔽性和对海域测量的准度,可为水下作战决策提供帮助。

基于红外编码结构光的深度测量方法

视觉深度测量是计算机视觉领域的重要问题。提出了一种基于红外编码结构光的深度测量方法。首先,设计一种新的网格图案并提出一种顺序编解码算法,准确计算参考图像与目标图像之间对应点的偏移;然后,提出一种成像系统参数线性拟合算法,建立目标深度与光斑像素偏移之间的线性关系,并修正镜头畸变;最后,基于线性关系实现深度测量,并基于Delaunay三角剖分算法实现三维重建。在实验过程中,通过多组数据进行误差评估与校正,提高测量精度,降低系统误差。多组实验数据表明,该深度测量方法准确性较高,并具有较好的实用性与鲁棒性。

用于实时溅射深度测量的新型Grimm辉光放电光源的设计

采用辉光放电光谱仪进行物质表面深度分析时,样品溅射深度是重要的分析信息。本文设计了一种新型Grimm辉光放电光源,此光源与激光位移测距传感器构成的测量系统可对样品溅射深度进行实时测量,并保证了良好的辉光溅射效果和分辨多层结构及界面的能力。采用激光三角测量技术,在辉光光谱分析的同时对溅射深度进行实时测量,能够有效地解决传统深度分析方法中步骤繁琐以及对深度估算不准确等问题。本光源采用光纤将辉光光谱信号从光源传至多道分光光电检测系统,在结构上首次实现了元素光谱信号和溅射深度信号的实时采集及基于时间的同步分析,对标准样品得到了理想的实时溅射深度测量曲线。本文详细介绍了此新型辉光放电光源的设计思路和工作原理。本辉光放电光源具有良好的深度分辨率,在30 mA,900 V,20 min的溅射条件下,对铁基和铜基样品的溅射速率分别约为10和55 nm.s-1,文中给出了样品的溅射坑表面形貌图和溅射坑显微照片。对中低合金钢标准样品进行了分析精密度实验,分析精度良好,其中C,Cu,Al,Ni,Mo,Mn,V元素相对标准偏差(RSD)均小于1.7%,Cr和Si元素RSD小于2.6%,给出了实测数据。

光学隐蔽深度测量系统的小型化设计

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求,以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度,设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型,优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道,测量光谱为390～667nm,工作深度可达50m。进行了海上试验,试验结果显示：在天气良好的条件下,水下航行器在520～560nm可见光波段内存在暴露窗口,同时测得特征长度为0.75m的模型的光学隐蔽深度为3.5m。得到的结果表明,设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量,测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点,适用于水下航行器搭载,可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。

一种基于3维全景图像技术的深度测量方法

3维全景图像技术是一种能够记录和显示全真3维场景的图像技术。该技术采用微透镜阵列记录空间场景,空间任意一点的深度信息只需通过一次成像即可直接获得。本文研究采用全景图像技术直接获取物体空间信息的方法。此方法首先从全景图像中抽提视图。视图是通过抽提全景图像中对应于每个微透镜下同一局部位置的点人工合成的。每幅视图包含了全景图像中对原来的物空间场景按照某一特定方向的平行投影记录信息。接下来通过分析全景图像的光学成像过程,推导了用来描述物体深度信息和其在对应的视图间的视差关系的深度方程。从而得出空间任一点的深度可以通过其在对应视图间的视差来求得。最后,通过运用全景图像测量火柴盒的厚度的实例,验证了这一方法的可行性。其结果一方面可用于全景图像的数据处理本身,另一方面可望为开发新型的深度测量工具提供理论依据。

基于散焦图像深度测量的一种新方法

提出了基于散焦图像深度测量的一种新方法 .该方法采用一台带有远心镜头的 CCD摄像机 ,沿光轴方向移动摄像机拍摄两副图像 ,根据所拍摄目标图像的散焦半径与图像的大小计算目标景物距摄像机的距离 .采用远心光学镜头代替普通镜头可使图像的大小与散焦半径之间的关系简单 .该方法融合了图像的大小与散焦半径两种信息 ,使深度计算更加准确 .由于该方法只需要一台参数固定的 CCD摄像机 ,可以免除图像间的配准和特征点的选取 ,有利于实时系统的实现 .实验结果表明该方法的有效性 .

基于双目会聚型立体摄像机的目标深度测量

目标物体的三维测量是双目立体视觉的一项重要任务。基于视差的平行摄像机模型是最常见的用于三维重建的双目摄像机模型。一般双目立体摄像机不是严格平行的,所以采用上述方式进行三维重建时需要进行极线校正。提出了一种新的用于三维测量的双目摄像机模型,该模型针对一般常见的非平行的会聚立体摄像机模型。采用该模型进行目标物体的三维测距时,根据摄像机标定得到的相对外参,即可快速得到目标物体的深度信息。同时,本文从分辨率的角度对提出的深度测量方法进行了精度分析。实验结果验证了提出方法的有效性和可靠性。

基于机器视觉的轮胎花纹深度测量系统研究

轮胎花纹深度对行驶车辆的制动性能有重要影响,为了能够快速准确得测量出轮胎花纹的深度,开发了一套基于机器视觉的轮胎花纹深度自动测量系统。首先介绍了该轮胎花纹深度测量系统的结构组成,由两个摄像机、两个线激光发生器、一块反射镜、触发装置和盖板等组成;然后对轮胎花纹深度测量系统进行了数学建模,以利于对轮胎花纹图像的捕捉;最后在开发的轮胎花纹深度测量系统上进行了轮胎花纹深度测量的实车实验。实验结果表明,所开发的基于机器视觉的轮胎花纹深度测量系统能够自动识别出花纹的位置,并能够准确测量出轮胎花纹的深度,测量的绝对误差小于0.2mm,可以满足轮胎花纹测试的要求。

火炮身管疵病深度测量系统

为了准确获取火炮身管疵病深度参数,提出了一种新的基于等效多基线立体成像的疵病深度测量方法,并采用单摄像机建立了疵病深度自动测量系统。首先,对摄像机采用Tsai两步法进行标校。接着,采用等效多基线立体成像法获取疵病图像。在此基础上,利用标校数据和图像的位置参数,通过疵病特征提取和疵病图像立体匹配处理,获取疵病深度图像的输出,从而得到准确的疵病深度值,实现对火炮身管疵病深度参数的精确测量。测试结果表明:该疵病测量系统得到的疵病深度测量绝对误差<0.1 mm,相对误差<5%,完全满足火炮身管疵病深度测量的需要,能够为火炮鉴定试验和伴装保障提供重要的技术支持。