基于强噪声条件下的激光图像边缘检测研究

边缘检测是激光图像处理的一个重要步骤,针对当前激光图像边缘检测误差大,易受噪声干扰等缺陷,为了获得完整的激光图像边缘,设计了基于强噪声条件下的激光图像边缘检测方法。首先采集激光图像,采用直方图均衡技术对原始激光图像进行增强处理,改善激光图像质量,然后采用小波变换去除激光图像噪声,并采用Canny算子进行激光图像边缘检测,最后测试结果表明,与当前激光图像边缘检测方法相对比,本方法能够检测出更多激光图像边缘细节,激光图像边缘检测精度的平均值超过93%,而且激光图像边缘检测时间控制60 ms以内,为激光图像提供了一种高精度检测技术。

基于移动三维激光扫描技术的地铁隧道接触网导高检测新方法

[目的]地铁隧道内接触网导高是保证列车正常受电的重要参数,需定期进行检测。针对其他导高检测方式存在的误差大、精度低的问题,需提出基于移动三维激光扫描技术的地铁隧道接触网导高检测新方法。[方法]基于移动三维激光扫描技术提出了导高检测的新方法,分析了误差来源;提出通过在移动式三维激光扫描仪上增设刚性倾斜组件来改变扫描仪激光线入射角度,进而减少隧道断面点云模型的毛刺数量,并采用等角兰勃特投影来获取隧道真实点云模型。与导高仪检测结果进行对比,以验证其导高检测精度是否满足相关要求。[结果及结论]基于移动式三维激光扫描技术建立的隧道断面点云模型存在毛刺,是因激光脚点垂直入射接触网发生散射和漫反射导致的。增加倾斜组件,可有效减少隧道断面点云模型的毛刺数量。移动式三维激光扫描仪与导高仪的导高检测数据对比结果表明,基于移动式三维激光扫描技术的导高检测精度基本在±3 mm以内,能够满足相关规范对导高检测的精度要求。

基于多传感器融合的列车运行环境自主感知系统设计

针对列车在复杂运行环境中面临的视角、视距影响及隧道维护等安全隐患,提出了基于多传感器融合的列车运行环境自主感知系统的设计与应用方案,能够有效识别和应对各种运行中的障碍物,在防护障碍物侵限和线路环境病害监测方面实现了技术提升。样机在某地铁线路实际部署,通过地铁列车正线运行的实际使用,验证了系统的应用价值,为后续全面推广打下了坚实基础。

考虑高斯能量分布的复杂表面航天器激光雷达散射特性分析

针对复杂表面航天器在激光雷达照射下散射特性模拟不准的问题,通过表面建模和激光特性修正进行了解决。该方法首先通过高斯能量分布法对激光光束模型进行修正;然后基于有限元的思想,针对航天器复杂表面非光滑、非连续以及多材质等特性,利用改进Z-buffer的消隐算法解决了复杂航天器表面建模问题;最后建立了面向激光雷达的复杂表面航天器激光雷达散射截面的计算方法。仿真分析表明:航天器不同姿态下的激光雷达散射截面精度提升了14 58%,为后续面向激光雷达的隐身设计奠定了基础。

基于激光测距技术的带式输送机集控技术研究

基于矿井当前带式输送机的能耗状况分析,基于激光测距技术这一基础理论,重点研究了基于激光测距技术的载荷检测原理,使实时检测带式输送机上的煤流状态和载荷分布情况成为可能,进而设计并应用了带式输送机集中控制系统检测装置,验证了系统的精度及节能效果,实现了预期目的。

量子级联激光光谱技术在大气环境检测中的运用分析

基于气体检测技术的发展现状对量子级联激光光谱技术的特点进行了阐述与分析,介绍了应用量子级联激光光谱技术所构建的大气环境下气体光谱检测装置,分别对装置的运行原理及处理方式进行了分析,并以甲烷与甲醛等气体为例,对大气环境下上述气体吸收光谱进行了采集、模拟与分析,对气体的浓度值变化情况进行了相应统计,从而得到量子级联激光光谱技术在大气环境中应用的相关结论。

基于AI智能分析技术的智能煤流管控技术运用研究

针对煤矿井下带式输送机煤流检测手段缺乏、煤流检测装备造价高的问题,从关键技术、采用3D激光扫描仪试验案例、煤流管控系统设计三方面论述煤流检测技术。采用3D激光扫描技术,通过激光束在扫描物体表面时产生反射光信号,利用探测器接收该信号,对采集到的光学信号进行数字化处理,运用软件构建物体三维空间信息,完成三维模型重建,计算得到单位体积值,结合带式输送机速度采集信号值,计算得到单位时间输送带运煤量值,将最后计算结果运用到目标运煤带式输送机的速度调节,从而实现煤流的均衡运输,减少带式输送机空载、轻载运行损失及设备机械磨损,进而实现节能降耗、安全、高效智能运行的目的。

基于激光测距技术的灌浆流量检测方法测量精度研究

针对目前灌浆过程中使用电磁流量计测量低流速状态下浆液流量精度较低的问题,提出一种基于激光测距技术的灌浆流量实时检测方法。首先,通过理论分析,推导浆液流量计算公式,然后,利用Fluent软件对该检测方法的测量精度进行研究,并采用正交试验设计法研究浆液水灰比、搅拌桨转速、排浆速度这3个设计参数对该流量检测方法测量精度的影响。研究结果表明:采用测量液位高度得到低排浆速度下浆液实时流量的检测方法具有一定的可行性,将搅浆桶内液面高度下降4 mm所需时间作为单位时间计算浆液流量,所测流量相对误差在6%以内,且在0.013 m/s低排浆速度下,该检测方法测量精度较电磁流量计的测量精度有大幅度提升;排浆速度是影响流量测量精度的最直接因素,在低排浆速度下,排浆管内浆液易产生回流现象,进而加剧浆液液面的不稳定程度,导致流量测量误差偏大。

激光散斑在运动损伤恢复效果检测中的应用

目前方法对运动损伤修复效果检测时,不能清晰获取运动员损伤处的图像,导致检测效果差、精度低,为此,提出应用激光散斑检测运动损伤恢复效果。利用脉冲红外热成像技术获取损伤处的图像,利用激光散斑计算原始图像的变形程度,通过图像的稀疏融合提取图像缺陷特征,结合二进制粒子群算法与混沌算法计算图像的缺陷特征;通过SVM分类器完成对损伤图像的分类,实现对运动员损伤恢复效果的检测。实验结果表明,该方法检测恢复效果的精度高、效果好,与实际损伤恢复效果之间偏差较小。

基于语义分割模型的三维沥青路面车辙异常分析方法

车辙深度是路面状况评价和道路养护的一个重要指标。现有车辙深度测量方法未考虑复杂路况下坑槽、松散、裂缝和桥梁接缝等对车辙计算的影响,其有效性和适用性受到了限制,测量结果的真实性也有待进一步验证。有鉴于此,文中提出了一种基于语义分割模型的沥青路面车辙异常检测与校正方法。采用三维线激光技术采集道路横断面高程数据,利用包络线算法提取车辙深度。对于最大车辙深度超过10 mm的横断面,搭建基于深度学习的语义分割框架,提出改进的DeepLabV3+网络对病害类型进行自动辨识和像素定位,并结合最大车辙深度高程点,设计基于拉格朗日插值的校正规则来对异常车辙进行校正。研究结果表明,改进的DeepLabV3+模型能较为准确地识别和定位造成车辙检测异常的路面病害,其对5种路面特征和病害的综合检测准确率达81.63%,在均交并比(MIoU)和大部分交并比(IoU)上的表现均优于U-Net、PSPNet、DeepLabV3+模型。现场验证结果表明,文中方法不仅能够自动分析车辙异常的原因,还能通过对异常车辙的校正排除其他病害的影响,从而较大程度地还原实际车辙深度水平。文中研究成果可为路面预防性养护提供科学数据支撑。

高功率激光驱动核反应研究进展与展望

近年来,随着高功率激光技术的持续进步,目前在实验室已可获得超过1022W/cm2的激光聚焦强度,且还在不断提升,这为超高强度激光脉冲触发核过程和核应用开辟了可能性。这样的超强脉冲激光与物质发生相互作用时,会出现很多新的物理现象,并且其产生的高温高压高密度的等离子体极端环境以及诱发的核反应次级粒子束等,也为其他基础和应用研究提供了独特的平台。强激光产生的等离子体环境可用来模拟天体核反应的环境,研究电子屏蔽效应等因素带来的低能核反应截面测量中的不确定性因素,这是目前实验室条件下直接研究天体环境中核反应的唯一技术手段。同时,激光驱动等离子体中核反应的研究也与惯性约束聚变中的燃料设计息息相关。与常规环境温度和压力下的物质相比,等离子体环境中的核反应动力学要复杂得多,对于研究天体核反应和惯性约束聚变也至关重要。因此,除加速器和反应堆外,高功率激光器正成为研究核物理的新平台。激光与核物理的结合不仅有利于具有新颖思想和方法的基础科学研究,也有利于广泛的物理应用领域。激光核物理已成为国际上一门新的交叉学科,也是物理学的重要前沿之一。与传统核物理装置相比,超强激光器具有脉冲宽度短、时间分辨率高、通量大等特性,这给核反应研究带来独特机遇的同时,也给核反应产物测量带来了挑战。本文从激光与物质的相互作用开始,介绍了世界上的激光装置,评述了激光驱动核反应的研究意义、研究特点与挑战,总结了激光驱动核反应的实验研究方法以及产物探测与标定技术,同时介绍了最新的研究进展和对未来研究的展望。

分离式调控的高精度光束指向稳定系统

光束指向稳定系统基于对光束位置和角度的控制,能够实现对光束指向的高精度主动控制,在微纳光刻及超分辨成像等领域中发挥着重要的作用。为了实现光束的长时间指向稳定,提出一种分离式调控的小型化光束指向稳定系统,消除了传统方案中双反射镜校正带来的耦合误差,大幅度提升了光束指向精度的控制性能。对比测试结果表明,基于该方法的光束指向稳定系统对光束位置的稳定精度(RMS值)可达0.3μm,角度稳定精度(RMS值)达到1μrad;施加一定幅度的主动扰动后的测试结果表明,该系统在较大的光源抖动下仍能保持同一量级的稳定精度。相比于同样测试条件下的两种商业化光束指向稳定系统,其位置抖动与角度抖动性能可提高50%以上。

应用激光测距技术的3D打印喷头轨迹跟踪方法

为了减少目标跟踪中心位置误差,提出一种应用激光测距技术的3D打印喷头轨迹跟踪方法。采用高斯混合模型背景法提取3D打印喷头的前景目标,经过形态学处理,获取目标的大致轮廓,估计视频图像,同时剔除相机的运动分量,完成目标检测。确保3D打印喷头的跟踪窗口,以目标特征颜色为依据填充跟踪窗口,将跟踪窗口内的目标颜色水平投影,根据激光测距技术获取实时数据和投影强度。通过投影出现的情况确定3D打印喷头的具体坐标位置和距离信息,最终实现3D打印喷头轨迹跟踪。仿真实验结果表明,所提方法轨迹跟踪运行时间平均为230.87 ms,中心位置误差平均为1.57 mm,跟踪成功率平均为96.7%,均呈现较为优越的应用性能。

Development of uncut crop edge detection system based on laser rangefinder for combine harvesters

The objective of this research was to develop an uncut crop edge detection system for a combine harvester.A laser rangefinder(LF)was selected as a primary sensor,combined with a pan-tilt unit(PTU)and an inertial measurement unit(IMU).Three-dimensional field information can be obtained when the PTU rotates the laser rangefinder in the vertical plane.A field profile was modeled by analyzing range data.Otsu’s method was used to detect the crop edge position on each scanning profile,and the least squares method was applied to fit the uncut crop edge.Fundamental performance of the system was first evaluated under laboratory conditions.Then,validation experiments were conducted under both static and dynamic conditions in a wheat field during harvesting season.To verify the error of the detection system,the real position of the edge was measured by GPS for accuracy evaluation.The results showed an average lateral error of±12 cm,with a Root-Mean-Square Error(RMSE)of 3.01 cm for the static test,and an average lateral error of±25 cm,with an RMSE of 10.15 cm for the dynamic test.The proposed laser rangefinder-based uncut crop edge detection system exhibited a satisfactory performance for edge detection under different conditions in the field,and can provide reliable information for further study.

基于激光传感技术的光电探测设备隐蔽目标跟踪方法

光电探测设备易受环境和设备自身振动影响,采集信息带有大量噪声,降低隐蔽目标的跟踪精度,为此,提出基于激光传感技术的光电探测设备隐蔽目标跟踪方法。该方法首先设计光电探测器,并将激光传感器装置在探测器上,采集隐蔽目标状态数据,使用小波变换模极大值与阈值融合方法去噪处理;再基于去噪后的数据建立目标跟踪模型,将数据输入模型中,计算隐蔽目标的角速度以及角位置,从而确定目标具体位置,实现隐蔽目标的精准跟踪。实验结果表明,该方法开展隐蔽目标跟踪时,跟踪误差在0.3%以内,通信开销最高为145 J,执行时间在160 ms以内。

基于三维激光扫描的桥面变形检测技术的研究

三维激光扫描技术作为一项新兴技术,于现阶段桥梁变形检测工作发挥了重要作用。从系统组成与应用原理出发,文章对三维激光扫描误差来源与影响进行详细分析,结合实际经验,探讨了三维激光扫描技术在设计、施工、运维护三个阶段的应用情况,旨在为相关内容研究提供参考。

基于激光测量技术和视觉测量技术的汽车零部件在线测量系统分析

随着人们经济水平的不断提升,汽车逐渐成为人们日常出行的交通工具,而汽车的安全性备受关注。汽车在线生产中零部件的检测技术非常关键,其发展和可靠性对汽车综合质量影响巨大。文章基于激光测量技术和视觉测量技术探究在线检测系统,阐述激光测量技术和视觉测量技术的相关内容,分析在线检测系统在实际生产中的应用效果。在线检测系统可以有效解决对尺寸精度、安全性标准要求严格的零件加工问题和在线实时测量的相关问题,具有极高的现实推广价值。

激光通信网络下车联网车辆异常轨迹检测方法

为改善车联网车辆异常轨迹检测的精准度,避免车辆轨迹与路面信息不匹配而引发交通拥塞,本次提出基于激光通信网络研究车联网车辆异常轨迹检测方法。首先构建车联网车辆轨迹模型,分析车联网车辆轨迹特征;然后分析车联网激光通信信道的均衡情况,采用均衡技术完成车联网信道均衡配置;最后根据异常信号反馈结果,实现车联网车辆的异常轨迹检测。实验结果表明,该方法能有效实现车联网车辆的异常轨迹识别,其轨迹扩散度为0.541。平均误转发率为0.041,保真度较高,具有较好的应用价值。

基于云平台的智能粮仓管理系统设计

阐述无线远程智能粮仓储量的检测与管理方案,系统包括物联网技术、激光扫描、点云数据采集与处理、体积计算算法、嵌入式技术、远程监控平台,支持手机App和上位机访问。

基于激光点云技术的地铁盾构隧道错台智能检测方法

目的:为了指导地铁隧道维护,实现盾构隧道错台的智能化检测,需要对基于激光点云技术的地铁盾构隧道错台智能检测方法进行研究。方法:介绍了激光点云技术的检测原理,从隧道断面的提取和拟合去噪技术、灰度图和深度图自动生成技术及错台病害自动分析技术等方面简述了点云数据处理技术。介绍了激光点云技术的检测流程。以武汉某地铁线路为例,基于移动三维激光扫描系统,利用激光点云技术对盾构隧道管片环面错台进行现场检测。利用同一段隧道同一设备不同时段输出的错台数据验证激光点云技术的重复精度,利用同一段隧道不同设备同一时段输出的错台数据验证激光点云技术的相对精度。结果及结论:同一段隧道同一设备不同时段输出的错台量平均偏差为0.3575 mm,同一段隧道不同设备同一时段输出的错台量平均偏差为0.3600 mm,验证了激光点云技术在隧道错台智能检测上的适用性和优越性。