基于差动共焦的并行三维形貌检测系统的研究

为提高并行共焦检测系统的测量精度和分辨率，基于差动共焦原理，提出了一种全场非扫描三维形貌检测系统．该检测系统利用微透镜阵列产生的二维点光源阵列来实现并行全场共焦探测；反射光路采用差动设计，使用两个CCD同步测量离焦光斑强度信号。通过使用光斑光强差动算法，可以有效抑制光源的噪声和漂移对测量结果的影响；利用差动共焦特性曲线中的线性关系，实现在较大采样间距下获得较高的轴向分辨率。实验证明该检测系统是可行的。     

利用共焦成像原理实现微米级的三维轮廓测量

以普通光学成像透镜取代显微物镜,以针孔阵列(500×500)取代单针孔,实现了全场并行共焦测量.在数据处理上,采用了内插值三维重构算法,以及二次曲面拟合的系统误差校正算法,可以在较大的采样间距下获取较高的测量精度.实验表明,系统的最大横向测量范围为5mm×5mm,横向测量精度约为13μm,纵向测量精度约为5μm,因此可大大提高测量视场及测量速度.     

激光能量密度分布的测量方法

提出一种用于激光能量密度分布测量与分析的方法, 首先采用图像处理方法对激光光斑图像进行检测处理, 再对激光光斑波面进行拟合, 并采用伪彩色对激光能量分布进行三维显示. 采用Zernike多项式对波前进行拟合和重构, 讨论了拟合采样点的布设方法, 并用激光能量密度测试精度平均误差较小的同心放射状采样点布局方案. 采用伪彩色算法对二维光斑图像进行三维模型显示, 反映光斑不同区域能量分布的相对 大小和位置. 实验结果表明, 该方法基本满足激光能量密度分布检测的要求.     

基于像散的并行全场三维检测新方法

基于像散原理,提出了一种全场并行三维检测新方法,该检测方法利用微透镜阵列产生的二维点光源阵列来实现并行像散光路,实现了对测量表面的全场同步检测.利用像散特性曲线中的线性关系,实现在较大采样间距下获得较高的轴向分辨率.介绍了并行全场三维检测的测量原理,对像散光学系统的性能参数和影响因素进行了分析和讨论,并进行了可行性实验.实验结果中像散特性与理论分析是基本吻合的,表明像散法在并行三维检测中可以应用.     

基于像散的并行全场三维检测新方法

基于像散原理，提出了一种全场并行三维检测新方法，该检测方法利用微透镜阵列产生的二维点光源阵列来实现并行像散光路，实现了对测量表面的全场同步检测．利用像散特性曲线中的线性关系，实现在较大采样间距下获得较高的轴向分辨率．介绍了并行全场三维检测的测量原理，对像散光学系统的性能参数和影响因素进行了分析和讨论，并进行了可行性实验．实验结果中像散特性与理论分析是基本吻合的，表明像散法在并行三维检测中可以应用．     

基于物方差动共焦轴向测量引导的显微镜自动对焦方法

针对传统自动聚焦方法效率低,难以适应工业产品微观形貌检测高精度、高效率需求的问题,提出一种基于物方差动共焦轴向测量引导的显微镜自动对焦方法(DCAFM)。在获取测量系统中离焦量和轴向光强差之间的标定曲线后,控制运动机构使物镜与样本的轴向距离以等步距的方式采集图像。通过焦前与焦后位置光强差快速确定当前轴向离焦量,控制轴向运动机构,实现快速自动对焦。搭建显微镜自动对焦实验平台,对样品进行测试。实验结果表明：文中方法的图像对焦速度和灵敏度优于DFT,EOG等自动对焦方法,系统的轴向分辨率优于0.4μm,有效地提高了显微镜的对焦速度和精度。     

基于二维与三维表面映射的三维面部模型拟合

针对现有的面部模型拟合方法需要人工标记三维模型显著点,而且存在二维与三维非刚性对齐中轮廓在参数变化下消失的问题,提出一种基于二维与三维表面映射的三维面部模型拟合的方法;首先初始化参数计算人脸平均模型,然后利用Snake方法进行二维标志点和三维显著点的对齐,再更新迭代标志点和脸颊边缘,优化混合目标函数来更新形状和姿态参数,最后得到最终参数来拟合三维面部模型。结果表明,该方法可应用于单张人脸图片拟合三维人脸模型,实现三维显著点和图像中的二维标志点的自动化对齐。     

LAMOST焦面板球面测量误差分析

通过对LAMOST大科学工程中焦面板面型测量所遇到的问题进行后续的理论分析,给出了测量过程中的微小误差影响测量结果的几何理论的推导.由于焦面板的形状近似于一个半径为20m的截球,其采样测量面积只占焦面理论半径所构成的虚拟球面面积的两千分之一,仅采用面型上取点计算球心、半径的一般测量方法,拟合后的数据会有非常大的离散性.此时球面测量中任何一个微小的误差都将在半径和球心位置的最后测量结果中放大.误差分析从四点拟合球面的方法入手,近似计算出测量误差对最小二乘法拟合所得的球面半径值的影响,为改进测量方法、提高测量精度提供理论依据.     

双光子共焦荧光显微系统成像分析及实验研究

双光子共焦荧光显微系统可以突破传统光学显微镜的成像分辨率极限,提高厚荧光物三维扫描的横向及轴向分辨力.基于共焦荧光显微原理和菲涅耳衍射公式,分析了反射式双光子共焦荧光显微系统的三维光学传递函数.讨论了在实验条件下,共焦模块参数对双光子共焦荧光读取分辨率的影响.双光子共焦荧光系统采用的共焦小孔半径为3.92 μm时,其层析能力比采用78.4 μm共焦小孔的系统提高了1.56倍.通过已知尺寸荧光物的双光子共焦荧光成像实验,验证了共焦小孔直径与系统横向及轴向分辨率的反比关系.     

共焦法在不同环境对定焦间距精度的影响

大口径长焦距光学元件的测量一直没有好的解决办法,现利用激光共焦组合焦距测量原理对光学元件进行测量。由于焦点之间的间距值误差传递系数最高,所以要对定焦间距进行准确定焦。对包括被测超长焦距的透镜和未包括超长焦距透镜的激光共焦系统进行两次精确定焦,通过测量两定焦焦点位置之间的距离来获得定焦间距;并在不同的环境下反复测量,以观察环境对于测量精度的影响。通过测量结果可以知道,利用有机玻璃框隔离时测量精度更高,标准差可以达到0.005 4。     

触觉传感阵列信号的信息融合处理

在智能机器人服装中,压力传感器阵列输出性能易受环境温度、电压扰动等非目标参量因素的影响,其间存在的交叉干扰常导致测量精度显著降低。针对上述问题,提出了一种新的用于测量分布压力的压电传感阵列及其信号处理的方法。设计了传感信号的处理流程;析取并有效地处理了置信距离矩阵和关系矩阵融合中的有用数据;提出了用概率最大值法和极大似然法对多传感器信息作有效融合处理的方法。实验结果表明,该方法可消除温度对压力传感器的影响,减小了单个传感器不确定性的误差影响,提高了压力分布测量数据的稳定性和测量精度,可显著改进压力图像重构精度。     

微机沉降粒度仪的实现

颗粒状物质的颗粒粒度作为一种重要的几何参数在科学研究和工业生产中日益得到重视,粒度的重力沉降测试法以其精度较高、重复性好、操作简单的优点得到广泛应用。从仪器的原理、构成以及数据处理方法等方面介绍了一种微机沉降粒度仪的实现,并用玻璃微珠颗粒度标准物质进行测试,得到了满意的结果。     

并行共焦探测系统的数据处理与三维信息获取

共焦测量方法由于其高精度、高分辨率及易于实现三维成像数字化的独特优势而被广泛应用。文章针对并行共焦探测系统,介绍了共焦系统图像数据处理与三维信息获取算法,提出利用插值方法来获取三维数据,提高系统测量速度和精度。编制了并行共焦探测的数据图像采集与处理专用软件,采用了基于Windows界面的模块化结构设计,具有图像采集、纵向步进控制和数据处理与三维重构等多个功能模块。     

基于LS-SVM的超声导波管道缺陷二维重构

针对当前超声导波检测中的缺陷成像技术难点,提出了基于支持向量机的缺陷轮廓重构方法.通过实验和有限元仿真相结合的方式,获得不同大小缺陷的检测信号.采用最小二乘网络学习算法,选取缺陷回波数据作为支持向量机的输入,缺陷轮廓数据作为输出.建立了缺陷回波到缺陷二维轮廓的非线性映射,实现了缺陷轴向宽度和径向深度的二维轮廓重构,并与径向基神经网络重构效果进行了对比.实验结果表明,该方法速度快、精度高、泛化能力好,是管道超声导波定量化、可视化检测的一种可行方法.     

一种基于超分辨的二维信号参量估计方法

研究了阵列信号的二维谱估计问题,将MUSIC算法用于均匀线性阵列的二维谱估计中,实现目标信号的频率和入射角联合估计。针对相关信号条件下传统的二维MUSIC算法失效的问题,将MMUSIC算法推广到二维信号处理,通过接收数据进行虚拟平滑,实现对相关信号的频率和角度联合估计。仿真结果表明了该方法的有效性。     

二维DOA估计中麦克风阵列优化设计

在DOA估计中,往往事先假设麦克风阵列的结构,然后通过改进DOA估计方法来提高定位精度,忽视了麦克风的摆放位置对 DOA 估计性能的影响。基于此,针对二维 DOA 估计,提出改进遗传优化算法,将空时滤波器系数和麦克风阵列结构分开,构造由二维 MUSIC空间谱函数欧式距离和优化后阵元个数共为变量的适应度函数,以 DOA 估计精度为停止条件,对均匀矩形阵、均匀圆形阵和均匀同心圆阵开展优化设计。仿真结果表明,采用所提方法优化后的阵列取得了较好的DOA估计性能。     

面向数据的英汉机译系统中关于组合基于实例的技术

提出在面向数据的英汉机译系统中,组合基于实例的技术实现源语分析的一种方法·其中介绍了基于编辑距离测量检索近似实例,以及根据候选分析得分的评价机制,利用近似实例及其对应分析获取最终源语分析结果的实现过程·实验结果表明,源语分析的测试指标查全率与查准率都比较令人满意·     

基于MSP430单片机的数字式水表设计

为了提高测量精度,利用TI公司MSP430系列单片机的特点开发出利用维权磁敏传感器的数字式叶轮水表。给出了传感器的信号处理电路及软件处理程序流程。介绍了MSP430单片机的特点并详细讨论了其中断处理特点。并利用线性分段插值的方法对水表的非线性仪表系数进行误差修正。实验数据证明利用该方法设计的水表在全量程内都可保持较高的精度。     

宽频段空间相干信号三维参数联合估计算法

基于非均匀的L型阵列,提出一种宽频段相干信号频率和二维到达角联合估计的新方法——JSDOA算法。该算法利用阵列时空数据构造了一个平滑的波达矩阵,通过对其进行特征分解估计出相干信号的三维参数。该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的三维参数,避免了阵列孔径损失,具有计算量小,三维参数自动配对的优点。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

面向视频处理的高效二维流存储系统

为了解决高度并行的视频处理中存储系统的瓶颈问题,设计了一种高效的基于流的二维存储系统.该系统完成了二维逻辑空间到物理上多路并行存储器模块的映射.在二维逻辑空间中的每一个数据阵列都可以根据给出的基地址、二维偏移量、长度、数据粒度来进行灵活的流访问.数据在物理存储器上进行了交织存放以支持行阵列和列阵列的同时访问.该交织算法在之前的交织算法基础上做了面向流访问的改进.实验结果表明,在实时视频处理中,所述的二维流存储系统可以减少平均约32.0%的存储器访问率,以及25.4%的实时处理所需要的时钟周期数.