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基于卷积神经网络的线结构光高精度三维测量方法 被引量：1
1
作者 叶涛 何威燃 +2 位作者 刘国鹏 欧阳煜 王斌 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期183-195,共13页
线结构光视觉三维测量技术因其高精度和非接触的三维重建优势而被广泛应用。然而,现有的线结构光三维测量方法在标定过程中往往面临较高的耦合性问题,且在复杂环境下,背景噪声和光照变化会严重干扰条纹的提取,导致结构光条纹中心定位精... 线结构光视觉三维测量技术因其高精度和非接触的三维重建优势而被广泛应用。然而,现有的线结构光三维测量方法在标定过程中往往面临较高的耦合性问题,且在复杂环境下,背景噪声和光照变化会严重干扰条纹的提取,导致结构光条纹中心定位精度下降,进而影响整体三维测量的精度和鲁棒性。针对上述问题,提出了一种基于卷积神经网络的鲁棒三维测量方法。首先,设计了一种创新性的残差U型块特征金字塔网络(RSU-FPN),旨在实现背景噪声的干扰抑制和结构光条纹区域中心的高精度鲁棒提取。其次,构建了一种新型的线结构光视觉传感器,并提出了一种分离式测量模型,成功将摄像机标定与光平面标定解耦,极大地提高了系统的灵活性与扩展性。通过这种解耦的标定方式,避免了传统标定方法中存在的耦合问题,使得整个测量系统更加高效且易于调整。实验结果表明,所提出的基于卷积神经网络的鲁棒三维测量方法,在复杂背景下能够实现结构光条纹中心的高精度提取,利用提取出的光条纹中心进行标定,其均方根误差分别为x方向0.005 mm、y方向0.009 mm以及z方向0.097 mm。并且,该方法在不同表面类型(如漫反射表面和光滑反射表面)上均能实现高精度的三维重建,验证了其在实际应用中的优越性和强大的鲁棒性。 展开更多
关键词 线结构光 三维测量 卷积神经网络 残差U型块特征金字塔网络 背景噪声抑制
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基于点阵结构光的三维曲面测量技术
2
作者 何俊杰 赵季康 +1 位作者 王天琪 董广宇 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第5期78-83,共6页
针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求,开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器,并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先,提出一种“由点到线”的两步法标定策略,确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程:对点阵... 针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求,开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器,并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先,提出一种“由点到线”的两步法标定策略,确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程:对点阵光源图像进行HSV颜色通道分离;利用高斯拟合法提取点阵光斑的质心坐标,按照点阵分布对其进行编码排序,并利用靶标平面的约束计算出相机坐标系中各点阵的三维坐标;分别拟合出点阵所在行列平面方程,确定激光发射点的位置;通过奇异值分解获取各光线的向量,完成点阵结构光的标定。其次,在完成点阵结构光标定基础上,对光斑三维坐标采用最小二乘法进行三维曲面重构。最后,通过雷达天线罩模型曲面测量及重构实验验证所提出的点阵光源视觉传感器标定算法的有效性。实验结果表明:采用该方法可以实现对雷达天线罩工件曲面的快速、准确测量要求,本文实验条件下标定误差范围为0.6%~1.1%,测量误差满足实验精度要求。 展开更多
关键词 点阵结构光 标定 雷达天线罩 曲面测量 三维重构 视觉传感器
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稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法
3
作者 李茂月 雷金超 +1 位作者 张成龙 刘泽隆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期157-169,共13页
航发涡轮叶片裂纹的长度测量是裂纹危险等级评判的基础和修复的前提。针对涡轮叶片表面裂纹形状不规则、目标小、数据集样本稀少和裂纹成像角度失真等问题,提出一种稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法。首先,为提升Unet模型在... 航发涡轮叶片裂纹的长度测量是裂纹危险等级评判的基础和修复的前提。针对涡轮叶片表面裂纹形状不规则、目标小、数据集样本稀少和裂纹成像角度失真等问题,提出一种稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法。首先,为提升Unet模型在处理稀疏数据时的精度,采用GeLu函数与Vgg16网络结合的方法提取裂纹特征,将输出作为Unet网络解码部分的输入,保证模型匹配的前提下,在随机初始化权重中引入预训练权重,并在跳跃连接层中引入高效金字塔压缩注意力模块,增强模型在复杂背景下对裂纹特征的聚焦能力。然后,为了得到裂纹的单位像素特征曲线,在精分割后提出使用八邻域骨架化保留裂纹的主干特征结构。最后,深入分析了相机成像原理,讨论了叶片弦线角和相机自身参数对裂纹长度的测量影响,采用张正友标定法求解相机内部参数,建立了像素尺寸与实际尺寸转换模型。实验结果表明,与X光测量相比,该方法在测量距离为100~300 mm时,得到的裂纹长度最大误差为6.8%,证明该方法在测量涡轮叶片表面裂纹长度中对X光检测技术具有可替代性;与原算法相比,改进的算法在针对稀疏数据检测时精度显著提高,平均交并比提升了7.14%。所提出的涡轮叶片裂纹长度提取方法,为叶片质量评估及后续修复提供了理论基础和数据支持。 展开更多
关键词 稀疏数据 深度学习 裂纹 涡轮叶片 相机标定
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基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络
4
作者 尚建华 王刚 +2 位作者 刘洋 徐海芹 孙嘉曈 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期324-336,共13页
提出了一种基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络(Wavelet Attention Based Multi-scale Phase Extraction Network,WA-MSPNet),旨在提升结构光相位提取的准确性与效率。基于小波域的混合注意力机制,通过离散小波变换提取... 提出了一种基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络(Wavelet Attention Based Multi-scale Phase Extraction Network,WA-MSPNet),旨在提升结构光相位提取的准确性与效率。基于小波域的混合注意力机制,通过离散小波变换提取低频分量,并在小波域融合通道信息与空间信息,进而增强了有效特征的表达能力;其次,提出一种改进的多尺度增强预测策略,通过自下而上的多层级特征融合输出,提高了预测的准确性和鲁棒性;并且,优化的网络结构,在提升性能的同时能够显著减少参数量和计算量,与经典UNet相比,参数量减少约58%,计算量减少约32%。最后,借助152组测试数据集进行了对比实验,实验结果表明,文中的相位提取网络WA-MSPNet在平均绝对误差、均方根误差以及峰值信噪比等指标方面均优于经典UNet、加入注意力门控的Att-UNet以及结合Swin Transformer和UNet的混合架构模型Swin-UNet,证明了该网络在相位预测的优越性能和良好的泛化能力。 展开更多
关键词 相位提取 深度神经网络 小波变换 条纹投影 条纹图分析
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基于石墨烯-硅胶复合封装的FBG触觉感知单元设计
5
作者 孙世政 陈盛康 +1 位作者 何江 董绍江 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期40-49,共10页
机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元... 机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元,提出了一种基于鱼鹰优化算法优化卷积神经网络(OOA-CNN)的解耦方法。首先,利用仿真分析对比石墨烯-硅胶复合材料封装和纯硅胶封装中的FBG的温度响应和应变响应。然后,通过对比实验分析石墨烯质量分数为1%、1.5%、2%、2.5%、3%时对复合材料导热性能的影响,并结合三指机器手对FBG触觉感知单元进行指尖感知实验,检测其接触力灵敏度和接触温度灵敏度。最后,对接触力和接触温度复合感知信号进行耦合分析,通过解耦实验对比CNN模型和OOA-CNN模型,验证OOA-CNN的解耦效果。仿真和实验结果表明,通过在硅胶基体中添加质量分数为1.5%的石墨烯作为导热填料,能够在有效保证FBG的触觉感知性能的基础上,增强硅胶基体的导热性能;FBG触觉感知单元的接触力灵敏度为31.281 pm/N,接触温度灵敏度为10.787 pm/℃;OOA-CNN解耦模型相较于最小二乘法和CNN解耦模型,具有较好的解耦效果,接触温度平均绝对误差减小了40.73%,接触力平均绝对误差减小了41.33%。 展开更多
关键词 FBG 机器手指尖 触觉 OOA-CNN解耦模型
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一种船舶光学经纬仪的测量误差校准系统的设计与开发
6
作者 徐静 陈岩 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期148-151,共4页
船舶光学经纬仪能够有效提升船舶导航的精确性,在复杂海况下光学经纬仪的测量存在依赖人工经验且精度低的问题。本文提出一种基于GPS载波相位差分技术结合双矢量定姿技术的光学经纬仪测量误差校准系统,通过实时测量获取船舶姿态角,并将... 船舶光学经纬仪能够有效提升船舶导航的精确性,在复杂海况下光学经纬仪的测量存在依赖人工经验且精度低的问题。本文提出一种基于GPS载波相位差分技术结合双矢量定姿技术的光学经纬仪测量误差校准系统,通过实时测量获取船舶姿态角,并将其补偿到经纬仪测量结果中。设计系统整体结构,并对校准前后的测量误差进行对比。结果表明,校准后水平角和垂直角的误差均在10″以内,满足光学经纬仪测量误差校准的使用要求。 展开更多
关键词 光学经纬仪 误差校准 实时性 双矢量定姿技术 GPS载波相位差分技术
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基于双目立体视觉的线结构光标定方法 被引量：1
7
作者 严兴旭 杜虎兵 +3 位作者 王辉 唐博 张高鹏 贾晋葛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期209-220,共12页
结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统... 结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统与具有固定特征点的靶标,建立了一种高效、可靠的激光平面方程标定方法。该方法仅需要一个平面靶标和一个额外的相机,只记录两处位置的标定图像便可完成测量系统标定工作。工作时,首先结合左、右标定图像提取的光刀中心和角点获得特征点的像素坐标;然后,通过匹配左、右图像上对应的特征点,确定相机坐标系下特征点的三维坐标;进而,基于多组不同位置的三维特征点坐标,利用最小二乘法拟合激光平面,获得激光平面方程的参数。以标准块为样品的长度测量实验表明,该方法灵活实用、靶标设计简单、具有特征点丰富的优点,相比于典型标定方法,其可高精度地完成系统标定工作,量块宽度测量实验的结果更接近于参考值。另外,对比商用线激光传感器的测量结果,文中方法的测量精度提高了约10μm。 展开更多
关键词 线结构光 双目视觉 平面靶标 相机标定 激光平面标定
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基于坐标测量的高陡度自由曲面测量与评价方法 被引量：1
8
作者 王鹏翔 彭小强 +3 位作者 赖涛 刘俊峰 陈善勇 黎泽龙 《机械工程学报》 北大核心 2025年第11期336-347,共12页
高陡度特征光学元件广泛应用于精密物理实验,其高陡度、曲率突变的性质制约了高精度的测量要求。针对该类元件检测时超出了测量仪器的动态范围和可达空间极限的问题,提出了子面片分割与拼接优化测量方法。首先,基于高陡度自由曲面的实... 高陡度特征光学元件广泛应用于精密物理实验,其高陡度、曲率突变的性质制约了高精度的测量要求。针对该类元件检测时超出了测量仪器的动态范围和可达空间极限的问题,提出了子面片分割与拼接优化测量方法。首先,基于高陡度自由曲面的实际面形进行面片分割;其次,通过改变高陡度工件的空间位姿降低测量陡度;最后,将子面片的公共区域进行拼接优化,得到实际面形。此外,针对不同几何位形下子面片存在未知的位姿变换问题,提出了基于点-三角片距离近似和等距面匹配的复杂曲面轮廓误差评价模型与算法,建立了基于半径补偿的面形评价模型,实现了高陡度复杂曲面的高精度测量。高陡度对比实验可知:分片测量方法比全口径直接测量方法精度更高,面形误差评价方法的测量精度优于1μm,多次测量重复性优于0.5μm。 展开更多
关键词 高陡曲面 曲率突变 自由曲面 切片测量 缝合优化
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面向投影增强现实跟踪定位器的稳定位姿估计与标定方法 被引量：2
9
作者 赵西富 崔海华 +4 位作者 张益华 杨仁川 周家锐 彭凯 廖敏捷 《航空学报》 北大核心 2025年第8期308-322,共15页
为了克服传统原位投影增强现实(PAR)系统在遮挡、受限空间中的投影局限性,设计并实现了一种基于跟踪的PAR装配辅助系统。首先,针对系统构建中存在的中转靶标定位问题,借用点对特征(PPF)中“整体建模,局部匹配”的思想,提出了一种基于投... 为了克服传统原位投影增强现实(PAR)系统在遮挡、受限空间中的投影局限性,设计并实现了一种基于跟踪的PAR装配辅助系统。首先,针对系统构建中存在的中转靶标定位问题,借用点对特征(PPF)中“整体建模,局部匹配”的思想,提出了一种基于投票的中转靶标定位算法。然后,针对中转靶标和投影仪之间的位姿标定问题,提出了一种基于多站位耦合的中转位姿标定算法,利用Kronecker积简化位姿模型,并通过构造拉格朗日方程进行求解。最后,通过开展中转靶标定位稳定性试验以及中转位姿标定试验验证了所提算法的有效性。通过在飞机机头舱段场景中进行投影定位试验,验证了系统的灵活性,也说明该系统框架可以有效地扩展PAR系统的应用范围。 展开更多
关键词 投影增强现实 装配辅助 投票机制 位姿估计 迭代方法
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BM3D-YOLOv8-s:前视声呐图像目标检测算法 被引量：2
10
作者 陈美龙 赵新华 叶秀芬 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期234-246,共13页
前视声呐作为海洋探测的重要传感器之一,能够远距离探测水下目标,被广泛应用于目标检测和跟踪领域中。然而,声呐数据采集时受海洋环境噪声影响,噪声分布不均匀,使得声呐图像的目标探测精度低。采用传统卷积神经网络对前视声呐目标进行... 前视声呐作为海洋探测的重要传感器之一,能够远距离探测水下目标,被广泛应用于目标检测和跟踪领域中。然而,声呐数据采集时受海洋环境噪声影响,噪声分布不均匀,使得声呐图像的目标探测精度低。采用传统卷积神经网络对前视声呐目标进行跟踪时,因为声呐图像序列帧率较低、目标特征不清晰,容易出现目标丢失问题。针对前视声呐图像噪声污染严重的问题,结合前视声呐图像的特点,提出了一种改进的BM3D算法,减少3D转换处理的计算量,在基础估计的相似块匹配距离计算过程中,采用曼哈顿距离替代欧氏距离,更好地处理声呐图像中不同类型和强度的噪声;针对目标丢失问题,提出了基于YOLOv8-s改进网络的前视声呐图像目标检测算法,包括基于ConvNeXt的C2N改进算法、添加浅特征检测头和归一化Wasserstein距离(NWD)损失函数的改进。进行了声呐图像数据采集,并进行了实验验证。实验结果表明,改进后模型的准确率为87.2%,mAP0.5为85.4%。与改进前的YOLOv8-s模型相比,虽然模型大小只增加了4.6 MB,但是精度增加了5.1个百分点,mAP@0.5增加了4个百分点,对比其他检测模型实验结果,改进后的YOLOv8-s能够有效提升声呐图像的目标检测精度。 展开更多
关键词 前视声呐 噪声 BM3D 目标检测 YOLOv8-s
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高精度激光多普勒在线测长系统设计及算法研究 被引量：1
11
作者 梁月鹏 胡润峰 +1 位作者 刘福 廖同庆 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期177-183,共7页
针对激光多普勒测长系统中多普勒频率难以提取、测量精度较低的情况,设计了一款基于双光束双散射光路的高精度在线激光多普勒电缆测长仪。首先基于声光调制器引入了光学移频技术,结合高通滤波器有效滤除基底信号,提升了信噪比。接着引... 针对激光多普勒测长系统中多普勒频率难以提取、测量精度较低的情况,设计了一款基于双光束双散射光路的高精度在线激光多普勒电缆测长仪。首先基于声光调制器引入了光学移频技术,结合高通滤波器有效滤除基底信号,提升了信噪比。接着引入自适应采样算法,进一步减少系统误差、提高低速测量时的精确度;随后引入Zoom-FFT频谱细化算法以及能量重心校正算法进行频谱校正,并仿真分析了自适应采样算法和Zoom-FFT结合能量重心校正算法的精确度。搭建了实验系统,分析了系统的精确度和稳定性。实验结果表明,该系统的测量精度优于0.05%。 展开更多
关键词 激光多普勒效应 在线测长系统 光学移频 自适应采样算法 Zoom-FFT频谱细化 能量重心校正算法
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基于DOB与扰动前馈的惯性参考单元位置控制技术研究 被引量：1
12
作者 王天宇 拓卫晓 +1 位作者 李醒飞 何梦洁 《控制与决策》 北大核心 2025年第4期1331-1338,共8页
惯性参考单元(IRU)是抑制运动载体光电跟瞄系统载体振动干扰的有效手段. IRU系统指向精度受机械谐振、传感噪声、驱动器输出纹波、基座角振动等内外部扰动影响,不同扰动的来源、特征均有所不同.对IRU系统的多源异质扰动抑制方法展开研究... 惯性参考单元(IRU)是抑制运动载体光电跟瞄系统载体振动干扰的有效手段. IRU系统指向精度受机械谐振、传感噪声、驱动器输出纹波、基座角振动等内外部扰动影响,不同扰动的来源、特征均有所不同.对IRU系统的多源异质扰动抑制方法展开研究,在分析系统内外部扰动来源、特征的基础上,提出改进型扰动观测器(RDOB)结构,实现系统窄带大幅值扰动的抑制,结合扰动前馈结构,进一步提升系统对外部扰动的抑制能力,并通过仿真和实验验证控制方法的有效性.结果表明:基于RDOB与扰动前馈技术的控制结构能够实现100 Hz的位置控制带宽,多源异质扰动作用下的闭环指向精度为1μrad,对20 Hz外部扰动的抑制能力可达-32.03 dB,在0.1 mrad、20 Hz外部扰动作用下, IRU系统对0.2 mrad、1 Hz正弦信号的跟踪精度为6.1μrad. 展开更多
关键词 惯性参考单元 扰动观测器 多源异质扰动 扰动前馈 位置控制
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面向高反光表面的结构光面形测量方法 被引量：1
13
作者 汪运 郭建英 +4 位作者 梁浚哲 朱峰 陈光希 任茂栋 梁晋 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第1期42-52,共11页
高反光表面复杂的反射性质会使面结构光测量时出现过度曝光和曝光不足的问题。为完整准确地重建被测表面,本文提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先,通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系... 高反光表面复杂的反射性质会使面结构光测量时出现过度曝光和曝光不足的问题。为完整准确地重建被测表面,本文提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先,通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系统的相机响应曲线,同时计算得到能反映被测表面反射强度的辐照度图像。然后,通过模糊C均值聚类方法,自适应分割目标不同辐照度区域并获得各区域的中心辐照度,利用相机响应曲线预测不同反射区域的最优曝光时间。最后,结合多重曝光融合算法实现对高反光表面的三维重建。实验结果显示,所提方法能同时重建铝合金表面的强烈反光区域和过暗区域,重建误差小于0.5 mm,最大偏差降低了74.78%,标准偏差降低了48.96%。上述结果表明,所提方法能根据区域反射特性准确预测曝光时间,有效克服区域过曝和区域过暗带来的相位缺失和相位失真问题,完整准确地重建了高反光表面的不同反射区域。 展开更多
关键词 高反光表面 结构光 多重曝光 辐照度 聚类分割
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微生物气溶胶荧光法在线监测及其校准技术研究进展 被引量：1
14
作者 胡兴枝 刘晓萌 +2 位作者 张圣梓 向军 汪洪军 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1201-1208,共8页
微生物气溶胶监测对于确保国家安全和人类健康至关重要。基于荧光探测技术的在线监测方法,凭借其响应快速、便携性强和灵敏度高等优势,在微生物气溶胶监测领域脱颖而出。该方法能够精确识别单个生物气溶胶颗粒,并实时监测环境中的气溶... 微生物气溶胶监测对于确保国家安全和人类健康至关重要。基于荧光探测技术的在线监测方法,凭借其响应快速、便携性强和灵敏度高等优势,在微生物气溶胶监测领域脱颖而出。该方法能够精确识别单个生物气溶胶颗粒,并实时监测环境中的气溶胶含量。其工作原理在于利用紫外激光诱导生物粒子的本征荧光,再通过对其本征荧光的探测实现对生物粒子的识别。虽然荧光法在线监测设备在监测环境空气中生物粒子的浓度和粒径大小方面具有显著优势,但我国在这一领域的技术发展尚处于初级阶段。近20年来,国际上基于激光诱导的微生物气溶胶在线监测设备取得了显著进展。这些进步主要体现在探测粒径范围扩展,探测粒子种类增加,探测分选通道细分,以及机器人与算法编程语言的进步,以及激发光成本优化等方面。然而,由于缺乏标准的荧光校准方法,这些仪器的定量和应用受到限制,同时也增加了不同测量结果之间比对的复杂性。随着在线监测仪器的应用更加广泛,荧光法探测气溶胶仪器的性能评价和校准技术研究逐渐受到关注。目前,针对荧光法生物气溶胶探测系统的校准研究已开始起步,但尚未形成统一的性能评价准则。简要介绍了荧光法在线监测仪器的发展,并首次对基于荧光法单粒子在线监测及其校准技术的研究现状进行了汇总。为微生物气溶胶探测技术的发展和微生物气溶胶探测仪器性能评价体系的建立提供有力支撑。 展开更多
关键词 生物气溶胶 在线监测设备 荧光法 校准技术
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基于CEEMD-GF-EMD的光栅位移信号正弦性修正
15
作者 任东旭 马百川 +1 位作者 王刚 李彬 《工具技术》 北大核心 2025年第9期136-140,共5页
光栅位移传感器在复杂工作环境时,输出的正余弦信号会有直流偏置、高次谐波以及噪声的干扰。为解决匀变速状态下光栅位移传感器的信号失真问题,提出基于互补集合经验模态分解的复合滤波算法。对采集到的光栅信号进行互补集合经验模态分... 光栅位移传感器在复杂工作环境时,输出的正余弦信号会有直流偏置、高次谐波以及噪声的干扰。为解决匀变速状态下光栅位移传感器的信号失真问题,提出基于互补集合经验模态分解的复合滤波算法。对采集到的光栅信号进行互补集合经验模态分解,将信号分解成若干分量,剔除掉噪声分量后,对有效信号分量进行高斯滤波,再进行重构,对重构信号做经验模态分解,得到修正后的信号。将该算法移植到FPGA上,实验结果表明,所提算法可以有效剔除噪声、高次谐波以及直流分量。修正后的信号与理想信号的互相关系数至少能达到0.995以上。 展开更多
关键词 光栅信号 高次谐波 互补集合经验模态分解 高斯滤波 FPGA
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曲波变换结构光条纹图像去噪方法
16
作者 胡小菲 孟召宗 +5 位作者 高楠 杨泽青 张国锋 尹伟 赵洪伟 张宗华 《光子学报》 北大核心 2025年第7期84-93,共10页
为了解决相机采集的条纹图像在相位解算过程中因噪声干扰而导致三维形貌测量精度下降的问题,提出一种基于曲波变换的结构光条纹图像去噪方法。该方法先利用小波变换对含噪图像进行分解,通过分析小波系数的数量预估图像的噪声标准差σ,... 为了解决相机采集的条纹图像在相位解算过程中因噪声干扰而导致三维形貌测量精度下降的问题,提出一种基于曲波变换的结构光条纹图像去噪方法。该方法先利用小波变换对含噪图像进行分解,通过分析小波系数的数量预估图像的噪声标准差σ,基于高斯噪声的统计特性并结合预估的σ自适应确定去噪阈值,经过曲波逆变换进行图像重构,得到去噪后的图像。仿真实验结果表明:在不同噪声水平下,所提方法在图像质量评价指标方面和展开相位的均方根误差方面表现优异。研制实际测量系统采集条纹图像,通过相位解算与系统标定,所提方法得到的测量深度绝对误差从未去噪时的50.6μm降低为47.2μm,测量深度标准差从未去噪时的78.1μm降低为64.9μm。此外,以相机噪声标定的σ为基础,与其他同类型方法进行实验对比,进一步验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 曲波变换 自适应阈值 图像去噪 相位展开 条纹投影
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透明物体寄生反射抑制的前表面形貌相位偏折测量方法
17
作者 王舒玥 倪育博 +6 位作者 高楠 孟召宗 杨泽青 张国锋 尹伟 赵洪伟 张宗华 《光电工程》 北大核心 2025年第7期82-93,共12页
传统相位偏折测量术测量透明物体前表面三维形貌时,物体前后表面发生反射的条纹叠加在一起,出现寄生反射现象,导致无法准确恢复前表面的三维形貌。因此提出透明物体寄生反射抑制的前表面相位偏折测量方法。使用连续小波变换获取物体前... 传统相位偏折测量术测量透明物体前表面三维形貌时,物体前后表面发生反射的条纹叠加在一起,出现寄生反射现象,导致无法准确恢复前表面的三维形貌。因此提出透明物体寄生反射抑制的前表面相位偏折测量方法。使用连续小波变换获取物体前表面初始相位,并结合多频相移方法构建优化模型实现相位提取,对其梯度积分实现透明物体三维重建。利用上述理论对透明玻璃与平凸透镜表面的重建效果展开评估,与多频相移方法进行比较,实测3 mm玻璃平板重建误差从21.81μm减小为15.72μm,4 mm玻璃平板精度误差从19.98μm减小至13.46μm,平凸透镜曲率半径误差从39.44μm减小为16.59μm,实现高精度形貌测量。 展开更多
关键词 三维重建 寄生反射 连续小波变换 多频相移 相位偏折测量术
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基于粒子群算法的支撑臂形态光纤辨识方法
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作者 卢李 曾捷 +4 位作者 严刚 陈亮 张音旋 季宏丽 徐志伟 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期811-818,850,851,共10页
为了研究桁架式支撑臂形态在线监测方法,实现结构姿态精确感知与健康状态评估,提出了一种基于光纤Bragg光栅传感器的支撑臂结构形态监测与反演方法。首先,借助ANSYS Workbench有限元仿真软件,得到空间桁架式支撑臂在静态载荷作用下的应... 为了研究桁架式支撑臂形态在线监测方法,实现结构姿态精确感知与健康状态评估,提出了一种基于光纤Bragg光栅传感器的支撑臂结构形态监测与反演方法。首先,借助ANSYS Workbench有限元仿真软件,得到空间桁架式支撑臂在静态载荷作用下的应变响应规律;其次,研究了基于斜率和位移方程的支撑臂结构形态重构算法,结合粒子群算法提升了支撑臂形态重构精度;最后,构建了桁架式支撑臂结构形态分布式光纤监测与反演系统,通过沿支撑臂纵杆粘贴的光纤Bragg光栅传感器,获取支撑臂关键节点应变响应特征,实现了桁架式支撑臂形态实时监测、反演及可视化。所提出的基于光纤传感器的粒子群形态重构优化方法,能够为未来航天器结构形状自感知、姿态调整以及形变重构提供技术支撑。 展开更多
关键词 桁架式支撑臂 光纤传感器 形态重构 粒子群算法
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基于双光梳的精密离心机动态半径外基准测量
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作者 周思宇 马宇轩 +5 位作者 贺栋 张春京 汤莉 刘欣 王姗姗 吴冠豪 《光学精密工程》 北大核心 2025年第3期349-358,共10页
为实现对精密离心机动态半径的精准测量,基于双光梳测距技术的高测速、高精度、绝对测距优势,结合柱面镜与会聚光路组成的空间光学布局,建立了离心机动态半径外基准测量系统。介绍了基于双光梳测距的外基准测量装置构成及其工作原理,分... 为实现对精密离心机动态半径的精准测量,基于双光梳测距技术的高测速、高精度、绝对测距优势,结合柱面镜与会聚光路组成的空间光学布局,建立了离心机动态半径外基准测量系统。介绍了基于双光梳测距的外基准测量装置构成及其工作原理,分析了柱面镜靶标曲率半径误差与装调误差对动态半径测量精度的影响,并提出互补偿误差修正方法。然后,搭建实验系统对精密离心机在不同加速度下的动态半径进行了实时测量,评估了静态测量精度和动态测量精度。最后,分析了测量误差的来源并提出了系统优化方案。实验结果表明:系统可有效测量出加速度在0g~15g内的动态半径变化量。在2 kHz的重频差下进行20次滑动平均,动态测量精度优于0.56μm,动态半径最大值为204.90μm,满足精密离心机动态半径的高速、高精度测量要求,可用于提升离心机加速度标定精度。 展开更多
关键词 绝对测距 精密离心机 动态半径 外基准 双光梳
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飞秒激光直写高Q值太赫兹柔性金属超材料
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作者 曾秋铭 黄异 +4 位作者 钟舜聪 陈剑雄 钟宇杰 林廷玲 陈雪峰 《机械工程学报》 北大核心 2025年第17期281-290,共10页
太赫兹超材料(THz-MMs)凭借其独特的电磁调控能力,成为高性能太赫兹功能器件的核心关键。当前THz-MMs的制备普遍需要结合多种硅基微加工工艺,制备过程繁复且往往涉及多种精密设备,导致制备周期长、成本高昂。提出飞秒激光直写金属薄膜... 太赫兹超材料(THz-MMs)凭借其独特的电磁调控能力,成为高性能太赫兹功能器件的核心关键。当前THz-MMs的制备普遍需要结合多种硅基微加工工艺,制备过程繁复且往往涉及多种精密设备,导致制备周期长、成本高昂。提出飞秒激光直写金属薄膜的方法,利用飞秒激光极小热扩散的烧蚀特性和对脉冲能量的精确控制,实现太赫兹柔性金属超材料的一次成型加工。以所设计的混合矩形孔径柔性金属超材料作为范例,验证了该方法的有效性。实验结果表明,该飞秒激光直写的超材料支持两种表面等离子体模式之间的强耦合作用,在透射谱显示出高Q值拉比分裂峰。通过调整参数L2,分裂峰的频率从1.17 THz变化到0.97 THz,Q值从10.79提高到34.26。可以预见,飞秒激光直写技术有望为低成本、高性能的太赫兹功能器件的快速加工提供借鉴。 展开更多
关键词 太赫兹 柔性金属超材料 飞秒激光 强耦合 局域表面等离激元
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