摘要:结合白车身焊装过程尺寸监控的实际需要,设计了一种基于机器人和视觉测量的在线坐标测量系统,提出利用机器人运动学模型计算坐标后进行坐标平移修正的方法,有效消除运动学模型与参数误差,充分利用机器人较高的重复定位能力,提高了测量系统精度,并且测量系统具有较高柔性,可以测量空间任意点,快速计算修正值,保证被测点的坐标精度,全面满足柔性生产线的测量需要。与三坐标测量机的比对实验证明,本系统99%测量点的测量误差小于0.4mm。

摘要:提出了一种采用单光纤布拉格光栅(FBG)进行温度与应变同步测量的新颖设计。一根FBG被分成等长的两部分,用环氧胶水涂敷在其中一部分的表面,再套上金属套管,此时可以看成具有不同的布拉格波长的2个FBG,利用它们之间不同的杨氏模量和热膨胀系数,应变和温度能够同步测量。实验结果表明,在2700με和75℃的测量范围内,可以达到约6.1με和1.0℃的应变和温度精确度,误差主要来源于光谱仪分辨率的限制和FBG其中一部分的胶水涂抹不够均匀,通过使用高分辨率的解调仪和提高胶水涂抹工艺可得到更高的测量精确度。

摘要:岩屑描述的数字化是现代石油录井技术发展的一个趋势,本文提出了一套基于线阵CCD的岩屑识别系统。其中,通过线阵CCD的控制程序设计和它与微距镜头的各项参数调节,确定清晰采集岩屑图像的最佳参数;搭建软件识别系统对图像进行去除背景、提取边缘、特征值提取和分类识别等操作,有效完成对数字化岩屑的岩性识别,从而实现钻井岩屑的现场智能描述。实验数据表明,对细小岩屑的识别准确率达到95%以上,这套系统将有望应用在石油录井现场。

摘要:为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。

摘要:针对智能车在视觉导航过程中车道线检测的鲁棒性和实时性问题,提出一种适用于结构化道路的车道线鲁棒检测与跟踪方法。首先,简化的Sobel算子提取车道线边缘图像,将边缘图像与改进的Otsu方法得到的车道线分割图像进行融合,实现对车道线标记点的鲁棒检测;然后,采用迭代最小二乘方法拟合车道线标记点并去除干扰点,并根据拟合参数建立车道线模型;最后,引入尺度无迹卡尔曼滤波(SUKF)对车道线进行跟踪。通过对多段实地采集的视频进行了仿真实验,结果表明,该方法对于高速公路车道线的检测率可达到99%,并具有较好实时性能;对于受损和弄污的城市道路车道线也体现出较好的鲁棒性和时间性能。

摘要:为准确获取水下目标的发声频率,建立了激光干涉法探测水下声信号的实验系统。提出一种基于Morlet小波的水声信号处理方法,将Morlet小波母函数的频率取定值,改变尺度因子,利用两者比值与水下声信号频率的关系分析小波系数模值,实时获取水下声信号的频率信息。实验结果表明:小波系数图可以反映出水下目标在某一时刻的发声频率,实验系统能够实时探测出1～15kHz的水下声信号。

摘要:为了测量石英晶体最大双折射率的色散特性,在椭偏光谱仪的水平透射测量模式下,通过对确定厚度的石英波片相位延迟量的精确测量,计算出了石英晶体的最大双折射率值,并进行了误差分析。结果表明:这种方法光路简单、操作方便,屏蔽了光源的不稳定性;双折射率测量精度达到了10-6,比连续偏光干涉法的测量精度提高了1个数量级;实现了对石英晶体的最大双折射率色散特性的连续光谱测量;此方法对其它双折射晶体材料的双折射率色散特性的研究也同样适用。

摘要:针对H.264/AVC帧内编码算法采用率失真优化(RDO)算法提升编码性能导致运算复杂度增加这一问题,提出了一种新的帧内编码快速算法。该算法采用待预测块的纹理方向误差值判断待编码块的纹理特征,结合相邻块的预测模式相关性减少须遍历预测模式的数量,并结合全零块检测的提前终止判定准则加快编码速度。实验结果表明,与标准算法相比,该算法在保证输出码率和图像质量基本不变的情况下能够将帧内编码时间减少约67.2%,显著提高了H.264的帧内编码效率。

摘要:针对Tian差值扩展算法存在过分修改像素值、须嵌入定位图等缺点,提出一种基于单向差值扩展的彩色图像可逆数据隐藏算法。利用色彩分量间的相关性减小差值,并用较小的差值扩展量扩展单个色彩分量的像素值,扩展方向由上溢和下溢像素的数量决定;采用预先调整像素值的方法避免像素溢出,少量的调整信息即可代替定位图,嵌入容量大幅提高;提取端根据临界像素值的顺序定位调整像素的位置,用调整信息恢复调整像素,因此不需要嵌入定位图,在提取信息的同时可无损地恢复原始图像。实验结果表明,本文算法在保证图像质量的同时,嵌入容量有很大的提高。

摘要:提出了一种最优轴投影(OAP)特征来描述步态信息。首先用背景减除法得到序列图像中的轮廓,然后随机选一部分轮廓样本基于主成分分析(PCA)方法训练出最优轴,并基于最优轴提取每个轮廓点的OAP特征。在UCSD和SOTON数据库的实验结果显示,OAP特征包含了丰富的步态信息;和同类型方法相比,本文方法有较高的识别率,计算复杂度减小,识别速度提高。

摘要:在线性判别分析(LDA)算法基础上强调图像类间数据的局部可分性,提出一种称为局部LDA(LLDA)的新子空间方法,并给出LLDA的图嵌入表示。针对LLDA同样存在的小样本问题,首先给出了传统适于LDA的主成分分析(PCA)预处理方法不适于LLDA算法的证明;进而提出了基于散度差判别准则(SDDC)的LLDA(SLLDA),既克服了LLDA的小样本问题,又提供了真实比较LLDA和LDA的平台。在PolyU掌纹数据库上的实验结果表明本文提出的SLLDA算法用于识别的有效性,也验证了数据局部关系对分类的重要性。

摘要:为提高超图匹配的正确匹配率并降低其计算复杂度,提出了一种基于稀疏方位超图匹配的图像配准算法。提取图像的结构特征点为图节点,采用最小生成树算法获取节点间的主要连接关系,并用包含邻近的节点与边的三元组结构定义超边,计算超边的方位角度信息,由此构建稀疏方位超图;利用方位信息构建亲近矩阵,并采用全局最优匹配方法实现匹配。实验表明,对于实际图像的配准,该算法既具有较低的计算复杂度,又有良好的匹配效果。

摘要:针对现有的阈值选取方法应用于目标与背景面积相差悬殊的红外图像时常导致严重的误分割现象,本文提出了一种基于对称交叉熵及背景与目标面积差的红外目标图像阈值选取方法。对称交叉熵能确保分割后类的内聚性好,而背景与目标面积差可抑制均等分割的趋势,将两者综合构成了更为合理的阈值选取准则函数。首先导出了一维阈值选取公式;然后给出了二维直方图斜分阈值及二维直方图斜分的简化阈值选取方法,抗噪性能明显改善;最后与二维斜分的最大熵阈值、Otsu阈值及非对称交叉熵阈值选取方法进行了比较,实验结果表明,本文方法在分割效果上具有明显的优势。

摘要:提出了用对数正态分布描述噪声相关性偏态分布的最佳模型。首先通过理论分析和实验发现,在(0,1]区间β分布、Γ分布和对数正态分布可用于描述噪声相关性的偏态分布;然后分别利用这3种分布的概率密度函数(PDF)模拟实际的噪声相关性偏态分布曲线,曲线的形态与实际的噪声相关性偏态分布形态的相似程度的比较表明,采用对数正态分布描述噪声相关性偏态分布的效果最佳;最后利用最大熵方法证明了模型的最佳性。实验结果表明,本文提出的模型与另外两种模型相比,可使最小错误率降低70%以上。

摘要:提出一种高频增强与神经网络相结合的图像亮度和对比度自适应增强方法。利用均值滤波获取原始图像的低频分量,由原始图像与低频分量的差值获取图像的高频分量。同时引入神经网络方法,建立图像的灰度均值、标准偏差与亮度和对比度两个增强系数的非线性映射关系,根据图像本身的均值与标准偏差自动获取增强系数,从而实现图像的亮度和对比度的自适应增强。该方法计算量小,实时性强,对亮度和对比度都较低的图像增强效果较好,可用于图像动态检测系统。为了验证算法的可行性,将所提出的方法应用到货车故障动态图像检测系统(TFDS)所采集的动态图像处理中,获得了好的效果。

摘要:为了更精确地检测出含有噪声与模糊的印刷电路板(PCB)光电图像中走线的信息,提出了结合随机Hough变换和最小二乘法拟合直线两者优点的直线检测新方法。首先对含有走线的PCB光电图像进行预处理,给出误差阈值;然后用随机Hough变换粗略确定图像中直线的大概位置,剔除干扰点与噪声,保留符合误差阈值要求的直线附近的点集;最后用最小二乘法拟合各个集中的点,得到较精确的直线参量,从而得到各条拟合直线。对由CCD与显微镜获取PCB光电图像的走线进行实际检测,结果表明,本文提出的方法可实现精确的直线检测。

摘要:为了恢复图像中划痕、文字等小目标去除后丢失的相关信息,对全变分(TV)模型及其自适应算法进行了分析和改进。在Chan提出的图像修复原则的基础上给出了两个阈值参数,对原有算法中的权值系数进行了改进。仿真实验结果表明,本文算法在保证原有算法修复效果的同时能够有效地提高运算速度,取得了较好的实际效果。

摘要:为克服传统区域生长方法中容易发生的欠分割和过分割现象,引入局部图像分析技术,设定一系列感兴趣区域(ROI),对冠状动脉的多层螺旋CT(MSCT)图像进行分割。首先应用基于Hessian矩阵的局部血管增强(LVE)滤波,提升图像的对比度;随后采用自适应性区域生长(ARG)算法,并对阈值适时调整。分割后的局部图像经过全局融合得到整体冠脉树。算法综合了图像的局部形状信息和灰度信息,确保了分割结果的准确性和完整性。实验结果表明,算法对左前降支(LAD)、左回旋支(LCX)、对角支(Diag)及右冠状动脉(RCA)均有较好的分割效果。

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摘要:报道一种结构新颖的集成光杨氏干涉计生化传感器。利用微光机电系统(MOEMS)加工工艺结合离子交换技术在玻璃基底上制作出成对的平行单模光波导阵列,并在每对波导中一条的中间区段淀积一层具有梯度末端的TiO2薄膜,覆膜波导用作传感,裸露波导作为参比,从而构成集成光杨氏干涉计芯片。研制结果表明,这种传感器与传统的集成光杨氏干涉计相比,不仅省去了Y型功率分配器和低折射率介质保护层,而且利用简单的狭缝探测器取代了昂贵的电荷耦合器(CCD)探测器,具有结构简单、制作容易和使用方便等优点。

摘要:用熔体外延法(ME)生长出厚度达到100μm的InAsSb外延层,截止波长进入8～12μm波段。测量结果表明,InAsSb材料具有良好的单晶取向和结晶质量,位错密度达到104cm-2量级。室温下,霍尔测量得到的载流子浓度为1～3×1016cm-3,电子迁移率大于5×104cm2/Vs。用此材料制得了2～9μm波段的高灵敏度In-AsSb室温红外探测器。该探测器为浸没型光导元件,安装了镀有SiO或ZnS增透膜的单晶Si光学透镜。在黑体温度为500K、黑体调制频率为800 Hz和外加偏置电流为10 mA的测试条件下,测得293K下该探测器的最高黑体响应度达到168V/W,黑体探测率为2～6×108cm·Hz1/2·W-1,峰值探测率大于1×109cm·Hz1/2·W-1。

摘要:实验验证了光纤Bragg光栅(FBG)在非均匀应力下的反射谱展宽效应,并将这种展宽效应应用于轨道列车轮重、位置和轴数的监测。将FBG传感器置于铁轨特定位置,当受非均匀应力时,列车轮重的增加会引起FBG反射谱展宽,反映为检测光强增大。利用模型验证了FBG反射谱分别在温度、均匀应力及非均匀应力下的变化,根据有限元分析模拟铁轨模型的应变分布,进而通过模型实验和实际测试验证了这种方案的可行性。

摘要:基于计算流体动力学(CFD)方法,分别采用带浮力修正的k-ε模型和P-1模型计算对流换热和热辐射,构建了包括LED固体部件和外部流体空间的全场三维数学模型。应用该模型对LED自然对流散热过程进行模拟,并通过物理试验验证了模型的有效性。计算表明,温度场与对流换热系数分布均具有各向异性特征,前者取决于芯片的功率密度和布设位置,而后者源于外部流体的流动状态。并且,辐射在整个散热过程中起着重要的作用,它不仅能减小热阻、降低结温,而且能弱化温度场的不均性、提高整体散热效率,在本文的计算条件下,辐射散热量占总散热功率的23.3%。

摘要:采用长焦距单透镜方案,研制了一种新型的高性能近红外平行光管。以单模光纤导出的近红外激光(λ=1053nm)为光源,设计了满足光强均匀性要求的准直物镜焦距,使用新型的近红外消光涂料消除了杂散光的影响,并运用双平板剪切干涉技术完成了平行光管的不可见光束调校。采用自制的1053nm近红外干涉系统测试了平行光管的光学质量,结果表明,准直后的出射光束波面峰谷值(PV)达到0.045λ,光强的均匀性达79.2%。

摘要:针对传统的电类应变传感器防水性能差、测量精度低和不能满足巷道涌水模型试验的需要等问题,基于模型相似材料研制了一种新型光纤光栅(FBG)应变传感器。采用波分复用(WDM)技术和Fabry-Perot(F-P)腔解调技术组成FBG应变传感网络,并编写了具有实时显示和自动预警功能的系统软件。将该系统用在巷道涌水模型试验中,在巷道周围布置了14个FBG应变传感器,对巷道推进过程以及模型加载和巷道扩挖过程中围岩应变进行实时监测。试验结果表明,设计的FBG应变监测系统测量精度高,防水性能强,并且提前4 206 s成功捕获了巷道涌水前兆信息,为预测煤矿矿等涌水事故提供了一种新的有效手段。

摘要:提出了一个完整的高灵敏度光正交频分复用(OOFDM)系统,以实现高速长距离传输。实验中,将10Gbit/s的4QAM调制OOFDM信号在光纤中传输了50km,直接探测后得到的星座图和误码率都达到了良好的效果。在此基础上,对比了采用雪崩二极管(APD)和传统的光电二极管(PIN)两种不同的探测方式,结果发现,使用APD探测使得OOFDM系统接收的灵敏度提升了5.2dB。

摘要:针对航空航天相机工作时由于曝光时间导致的图像质量下降问题,提出了行间转移面阵CCD的时间延迟积分(TDI)调光方法。选择行间转移面阵CCD KAI-16000作为成像器件,设计并完成了成像系统,利用FP-GA控制行间转移面阵CCD的驱动信号模式,将普通电子快门调光方法与TDI调光方法相结合,完成实时调光。实验结果表明:该成像系统无需延长曝光时间,依靠改变TDI工作模式下积分级数,解决了由于曝光时间不足导致的图像质量下降问题,图像信噪比(SNR)从13.22dB增加到33.74dB。

摘要:用化学共沉淀法制备掺铈钇铝石榴石(YAG:Ce3+)前驱体,以B2O3-Al2O3-SiO2-Na2O为玻璃基质制作Ce3+掺杂YAG玻璃陶瓷,并封装成玻璃陶瓷白光发光二极管(LED)。改变玻璃陶瓷基片厚度和外形,测量玻璃陶瓷白光LED的光电色参数,并与常规涂敷YAG荧光粉方法制作的白光LED进行对照比较。结果表明,玻璃陶瓷白光LED发射光谱波形与普通白光LED光谱基本一致。玻璃陶瓷基片从0.50mm变化到0.90mm厚时,相关色温(CCT)从4 182 K增加到8862K。0.60mm厚平板玻璃陶瓷基片封装成的白光LED荧光能量转换效率约为20%,中心CCT为6396K,-85°和+85°视角CCT分别为5921K和5898K;而平凸玻璃陶瓷基片封装成的白光LED,-85°和+85°视角CCT变化范围可控制在150K范围内。

摘要:为提高资源利用率和降低网络阻塞率,提出一种应用于光网络中带有负载感知(LA)的低开销保护机制,充分考虑了网络共享风险链路组(SRLG)的约束条件,建立整数线性规划(ILD)模型对共享通道保护策略与LA技术进行联合优化。仿真表明,与传统机制相比,所提出的机制能够有效地降低网络阻塞以及保护开销,使网络中的流量更加均衡。

摘要:为展示半导体照明通信系统的概念和可行性,制作了基于串口协议的室内半导体照明无线通信的演示系统。系统中,通过采用新型高效的编码方式对发送数据进行信道编码,并利用多线程技术对发送数据流进行控制,实现了连续的、稳定的和0-1平衡的数据流输出,最终确保了室内半导体照明通信系统中照明灯光的亮度恒定,在通信的同时不影响照明功能。

摘要:采用脉冲激光沉积(LPA)法,在单晶Si表面制备了调制周期为50nm的不同调制比的TiN/AlN多层膜,并研究了调制比对多层膜微结构和力学性能的影响。扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)显示,薄膜的调制比在1～4之间。并且小调制比下薄膜表面的岛密度小,岛面积过大,分布不均匀,相邻岛之间的起伏较大。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制比下,AlN相为明显的(002)择优取向,TiN相主要以(200)、(220)形式存在;调制比增大后,AlN相的择优取向减弱,同时伴随着薄膜晶粒的细化及硬度增强,这一研究结果说明,调制比对多层膜的性质有一定的影响,大调制比会导致Al元素在界面处聚集,并与TiN进行合金化后的形成TiAlN结构,进而对薄膜的硬度产生影响。

摘要:用脉冲激光沉积法(PLD)在多孔硅(PS)衬底上生长ZnS薄膜,分别在300℃、400℃和500℃下真空退火。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了退火对ZnS薄膜的晶体结构和表面形貌的影响,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱和异质结的I-V特性曲线。研究表明,ZnS薄膜仅在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长,由此判断薄膜是单晶立方结构的-βZnS。随着退火温度的升高,-βZnS的(111)衍射峰强度逐渐增大,且ZnS薄膜表面变得更加均匀致密,说明高温退火可以有效地促进晶粒的结合并改善结晶质量。ZnS/PS复合体系的PL谱中,随着退火温度升高,ZnS薄膜的自激活发光强度增大,而PS的发光强度减小,说明退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,ZnS/PS体系可以发射出较强的白光。但过高的退火温度会影响整个ZnS/PS体系的白光发射。ZnS/PS异质结的I-V特性曲线呈现出整流特性,且随着退火温度的升高其正向电流增加。

摘要:采用高温固相法合成了Si4+掺杂的BaZr(BO3)2:Eu红色发光荧光粉。激发光谱表明,不同Si4+掺杂浓度明显使电荷迁移态(CTS)向高能量的位置移动,且改善了样品的发光强度。分析认为,这是由于Si4+的电负性大于所取代的Zr4+,且Si4+的进入影响了Eu3+的配位数,提高了CTS向发光中心的能量传递几率。依据Judd-Ofelt理论计算的强度参数表明,随着Si4+掺杂浓度的增加,Eu3+所处格位的对称性明显降低,增大了Eu3+的跃迁几率,从而改善了发光强度。计算Eu3+间的能量传递几率发现,在掺杂浓度为5%时,Eu3+间的能量传递几率很小,其对荧光粉的发光影响不大。

摘要:对相位敏感型低相干光干涉(OLCR)法延时测量系统进行了理论分析,建立了相关数学模型,搭建了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的OLCR测量装置,以掺铒光纤放大器(EDFA)自发宽谱光作光源,对光子晶体光纤(PCF)延时(1540～1560nm)进行测量,取得0.14ps左右的测量精度。利用该系统测量光学元件参数,多采用元件末端面反射光与参考光干涉,但对光纤等器件的延时参数进行测量时,利用透射光会更加方便。

摘要:利用长周期光纤光栅(LPFG)的基模和包层模间的耦合特性,设计制作了一种基于LPFG的液位传感器。LPFG包层模对环境折射率的响应不同,随着液位的变化,其透射功率发生变化。用该传感器对蒸馏水和乙醇的液位变化进行测量,当液位在0.0～17.5mm范围内变化时,LPFG透射功率分别变化了6.8719dB和13.4360dB,其灵敏度为0.389 6dB/mm和0.7678dB/mm。结果表明,液体的折射率越大,传感器的灵敏度越高,并且具有良好的线性关系。 更多还原