视觉原理及图象数字化表达

建立了简单的视觉模型,确定了物体表面的几何形状、光源的投射方向和强度、物体表面的反射特性等与灰度分布间的关系,描述了数字图象采集、量化及其基本表示方法.     

光纤测量表面粗糙度的研究

物体表面的反射散射光的强度反映了表面粗糙度的信息 ,即反射散射光的强度与表面的粗糙程度和探测光纤与反射表面之间的距离有关 .利用光纤将被测表面的反射散射光接收 ,测出了反射散射光强度与距离、粗糙度的关系 ,用最佳拟和曲线法计算出 Ra 与光强之间的关系     

模糊理论在纳观摩擦机理研究中的应用

利用Greenwood-Williamson(GW)模型建立了模拟物体表面的半球体形貌模型,并利用半球的半径隶属函数来定义了物体表面的“光滑”、“一般”与“粗糙”;应用经典的Hertz理论从接触的角度提出了物体表面单球接触力学模型,并建立了动力学方程;最后利用模糊理论对单球系统动力学方程进行叠加,得到了纳观整体滑块的摩擦力与滑动速度的关系.     

基于条纹投影三维轮廓测量技术研究

提出一种基于条纹投影来测量凹陷物体三维轮廓的方法。由计算机模拟正弦分布条纹图样投影到三维凹陷物体上,条纹图受到物体表面轮廓的变化而发生变形,通过数字采集卡把图像采集到计算机中,对得到的图像进行处理得到物体表面的相位,根据相位和高度的关系得到物体的高度分布。利用这种方法对凹陷物体进行了实际测量,结果证实了该方法的可行性。     

利用亮度特性的形象复原

提示了从明暗图像中复原三维信息的新方法.Photometric Stereo Method(PSM)一般以直接照明为前提.在研究中采取PSM间接扩散照明,适用了漫反射成分和全反射成分所构成的混性反射模型.在混性反射模型和间接扩散照明的条件下,物体面的亮度分布比率与表面法线向量的关系中导出了反射函数.接着把得出的反射函数带入到输入在相机的物体像素亮度,从而得到发现向量.利用这个发现向量可以复原物体的三维形象.物体的三维形象复原是通过物体表面粗糙,表面反射率,还有物体像素亮度而得出的表面法线向量来求出的.因为所提示的研究采用了亮度参照表,形象复原的速度既快又准确.反射函数被广泛定义,对具有多种形态表面特性的物体适用可行.     

立体视觉中求对应点的解

从讨论物体表面的特性出发,研究了立体视觉中可匹配点存在的集合以及唯一匹配问题,指出了可匹配点集与成象系统焦点位置及其物体表面法线之间的关系,证明了空间曲线在两幅图象上投影的孤长之比和变形的物理特性。     

三维激光彩色扫描仪中物体表面色彩信息获取

研究了三维激光彩色扫描仪中获得物体表面色彩信息的方法.针对装置特点,研究了在彩色扫描图像序列中,物体表面采样点在激光入射面和相机主光轴面的成像对应关系,提出了利用采样点在相机主光轴面的像获得色彩信息的方法,有效地克服了传统结构光测距装置中由于结构光源照射带来的色彩失真和物体表面复杂而造成侧面遮挡的影响.实验结果是令人满意的.     

双光栅正弦相位调制（SPM）干涉测量技术的发展与应用

简述了正弦相位调制干涉法的发展,重点介绍了双光栅正弦相位调制在物体阶梯表面的高度差、物体表面形貌和振动物体表面形貌的等测量领域的应用,并提出了用双光栅正弦相位调制测量振动物体温度的想法。     

基于结构光和序列图像的三维重建方法

为解决在基于图像三维重建物体表面的过程中,对不同图像进行立体匹配的难题,提出了基于特征的立体匹配算法,建立了利用序列图像重建物体表面的系统。系统采用投影结构光给物体表面加上主动特征的方法,以快速精确地重建物体表面,并对Canny算法进行了改进,用于轮廓提取、细化和修正等操作,从而准确获取图像主动线索特征。该方法能快速获取物体表面的三维点云数据,并达到了较高的精度。     

三维激光彩色扫描仪中物体表面色彩信息获取

研究了三维激光彩色扫描仪中获得物体表面色彩信息的方法,针对装置特点,研究了在彩色扫描图像序列中,物体表面采样点在激光入射面和相机主光轴面的成像对应关系,提出了利用采样点在相机主光轴面的像获得色彩信息的方法,有效地克服了传统结构光测距装置中由于结构光源照射带来的色彩失真和物体表面复杂而造成侧面遮挡的影响。     

热辐射红外传感检测实验研究

本文设计组装了一套热辐射红外传感实验装置,利用该装置研究了被测物表面热辐射强度与探测距离、物体温度及其表面结构间的关系。实验结果表明:物体的温度与其热辐射强度在探测距离不变时呈良好的一次线性关系;在温度保持不变时,物体的热辐射强度与探测距离的平方呈反比。通过实验数据分析及处理,求得物体温度与热辐射强度、探测距离与热辐射强度之间的关系式,并讨论了该实验研究结果在测温和测距方面的应用前景。     

随机粗糙表面散射声场的实验研究

本文采用一种新的规一化方法,对五种粗糙度不同的表面进行了超声背向散射系数的测量,给出了平均散射声强与物体表面粗糙度,超声频率和接收掠射角之间的变化关系,并与理论结果进行了比较。     

基于数字投影仪的三维轮廓检测系统

通过对DLP(digital lighting process)数字光处理器投影仪的原理分析,建立了基于透视变换的投影仪原理模型.模型中建立了投影点与空间投影直线的关系,得到光栅平面在空间中的表达式,在此基础上设计编码光栅对空间进行划分.由于编码光栅是一系列的矩形光栅,所以通过编码光栅不同的排列组合对空间进行编码划分,确定空间中每一个光栅面的次序.再由测量系统的空间几何结构关系,得到被测物体表面点的三维坐标,实现了基于数字投影仪的物体表面三维信息测量.实验证明,利用数字光处理器投影仪可以方便地实现编码模式,基于本方法的三维轮廓检测系统结构简单,适合于各种高度变化的物体,可以快速、方便地进行三维信息重构.     

基于莫尔拓扑与图象处理的三维测量法

本文叙述了一种新型三维物体表面测量方论，该方法利用单光栅投射待测物体表面而获取变形光栅象，然后应用图象处理方法，通过微机计算出物体表面各点高度．该方法测试精度高，速度快．文中对其原理进行了详细的叙述，并讨论了该法的测量范围、灵敏度．     

机械手与粘弹性物体碰撞的模型

当机器人与它们工作环境中的物体接触时会出现不稳定性。本文提出了末端作用器与物体相碰时各种不同时态模型,同时研究了冲击力的影响。末端作用器与之接触的物体可以髟不同的粘弹性模型来表示。这里冲击力是用“修改赫兹型”和“修改指数函数型”碰撞模型来计算的。为了简化分析,分析中用的机械手是一个平面上由两个转动关了和硬连杆组成的。通过研究提供了碰撞和物体的粘弹性模型,模型主要依赖于接触的几何形状和互相接触物体的表面材料,模型提供了接触中力和运动的关系,这些关系可用于模拟和控制。     

具有3D边缘保持的网面简化算法

研究用于计算机视觉领域的三维物体模型网面简化算法。该算法可物体形状和拓扑关系及物体表面法线、纹理、颜色和边缘等特征,是一种基于边操作（收缩,分裂）的网面模型的简化算法。该算法将网面不对称最大距离作为形状改变测度,在大量简化模型数据的同时,能有效地保持模型几何形状,拓扑关系、3D边缘点和边的特征,并能合理分布网面特点。     

基于线型物体的主方向关系模型的研究

在区域物体最小边界矩形MBR（Minimum Bounding Rectangle）理论的基础上,对线型物体主方向空间关系模型进行了研究,提出了将线型物体主方向关系转化为MBR关系的方法,以促进应用MBR相关运算法则和定理进行线型物体的空间方向关系的研究.对于特殊位置的线型物体,分析了基于投影的主方向模型及其特性,研究了对特殊位置线型物体利用投影方法进行的主方向关系合成运算,以便于对线型物体空间方向关系推理的进一步研究.     

物体表面热属性温度触觉识别实验研究

采用所研制的温度触觉传感器进行了材料热属性识别研究,温度触觉传感器由恒温元件保持传感器恒温,由测温传感元件检测接触面的温度信号,基板为传感器提供支架.分析了基于温度触觉的物体表面热属性识别方法机理,认为不同形态的物体表面可等效为光滑物体与薄空气层组成的表面空气层模型.对不同表面形态和不同材料被测物体的温度触觉热传导进行了仿真和实验.测试实验结果表明,所研制的温度触觉传感器能较好地识别不同热属性的物体,对不同表面形态的大理石也有较好的识别效果.表面空气层模型能较好地解释表面形态对温度触觉结果的影响.     

基于投影的断层间多连通物体轮廓表面重建

提出一种基于轮廓投影关系判断的断层间多连通轮廓的表面重建方法,在分析轮廓投影关系特性的基础上,建立了“连接表面投影区”;在连接表面投影区域内,利用距离函数生成过渡区域的体数据,进行表面重建的计算;并可根据需要进行插值计算,生成分辨率较高的体数据;最后对MT算法进行改进,抽取等值面,完成物体的表面重建,该方法缩短了体数据的构造时间,加快了整个表面的重建速度,保证了重建表面的正确性。     

用于三维主动视觉传感的投影系统的光学设计

通过投影系统将编码图片投射到物体的表面,然后再用CCD接收被测物体表面调制的图形,从而得到物体三维信息。文章叙述了投影系统的原理和结构,并对投影系统进行了外形尺寸计算,利用光学设计软件对聚光镜、投影物镜进行了优化,得到了一个较为理想的、满足视觉传感精度的投影系统,且成本低及成像质量好,有较高的实用价值。