1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192
2 北京空间机电研究所，北京 100094
3 大恒新纪元科技股份有限公司，北京 100080
数字剪切散斑干涉技术已被广泛应用于复合材料无损检测，但常规检测面积有限，难以完成大尺寸复合材料的缺陷检测。提出了一种投影辅助数字剪切散斑干涉大尺寸复合材料扫描检测方法，该方法基于数字剪切散斑干涉技术并利用辅助投影引入额外表面特征，通过分视场间投影图的单应性矩阵计算分视场间实物图和散斑干涉图的全局匹配和坐标统一，完成了投影图-实物图-干涉图的多视场扫描与匹配拼接，同时在单视场检测引入4f光路及超广角镜头扩大单次检测面积。实验结果表明：此扫描检测系统能够实现缺陷位置、尺寸较精确的测量，位置定位均方根误差为7.0 mm，尺寸测量误差的均方根值为4.9 mm。在1.2 m的工作距离下单次检测面积可达600 mm×500 mm，全局扫描检测面积高达3.5 m×4.0 m。此方法具备抗刚体位移干扰强，缺陷检测灵敏度高的优点，适合大尺寸高性能复合材料无损检测现场使用。
数字剪切散斑干涉 大尺寸 投影辅助 无损检测 复合材料 digital shearography large-size projection assistance non-destructive testing composite materials 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210509
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
气泡缺陷检测作为评估微晶玻璃材料性能的重要环节, 可指导微晶玻璃原坯切割与再加工, 充分发挥其稳定的光学特性。针对环形光源照射微晶玻璃圆柱试样时, 视场背景亮度不均匀且微晶玻璃外周边界被增亮的问题, 提出了一种基于灰度及几何特征的微晶玻璃气泡检测算法。算法先根据图像局部灰度特征利用Canny边缘检测算子获取疑似气泡轮廓, 再基于气泡几何特征剔除微晶玻璃外周边界的虚假目标获得真实气泡缺陷信息。实验结果表明该算法能有效提取气泡缺陷, 提高气泡缺陷检测准确率。
微晶玻璃 视觉检测 图像处理 灰度和几何特征 glass-ceramic visual inspection image processing grayscale and geometric features
北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
传统空间载波型数字散斑干涉技术(SC-DSPI)由于光路结构的限制,视场角很小,导致单次测量面积有限。提出一种大视角SC-DSPI光路,在传统SC-DSPI光路基础上增加4F光学系统进行图像传递,使得光路能够应用短焦镜头进行成像,以扩大测量视场角,从而实现大视场测量。实验结果表明,当测量距离为310 mm时,所提大视场SC-DSPI系统能够实现直径为180 mm物体的全场变形测量,且所得到的相位图质量高,测量效果良好。
测量 数字散斑干涉 空间载波 数字全息干涉 4F光学系统 大视场 变形测量
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
传统的纸张厚度测量方法只能测量纸页某一点厚度, 该类方法会因为纸张厚度全场分布不匀带来测量误差。针对该问题, 提出利用数字散斑投影的纸页厚度检测方法, 向待测纸页投射散斑图案, 并构建散斑投影的实验测量系统, 通过三维数字图像相关的算法处理, 得到纸页的形貌以及厚度。实验表明, 对纸张厚度名义值为0.180 mm的实验样品进行测量, 结果为0.177 mm, 对该方法进行重复实验, 测得的相对误差小于4%, 而且该方法能够直观地显示纸页的全场分布。此外, 提出的纸页厚度测量方法具有结构简单、非接触式测量、全场测量等优点, 为纸页生产中的厚度检测提供了新思路。
数字图像相关 散斑投影 纸页厚度 散斑质量 digital image correlation speckle projection paper sheet thickness speckle quality
1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
2 大唐移动通信设备有限公司, 北京 100083
3 奥克兰大学 机械工程系, 美国 罗彻斯特 48309
为解决传统相位解包裹法不能够用于非连续表面的动态变形测量的缺点, 在详细阐述基于时空三维相位解包裹技术的数字散斑干涉术的工作原理和测量步骤基础上, 应用数字散斑干涉术和时空三维相位解包裹测量非连续表面动态变形.实验证明, 当采用每秒70帧的普通相机拍照时, 可实现最快形变速率为25.12 μm/s的非连续表面动态变形测量.本文所提方法扩展了数字散斑干涉术的测量范围, 增强其应用能力.
电子散斑干涉术 变形测量 动态测量 相位分布 振动测量 相位解包裹 非连续表面 Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI) Deformation measurements Dynamic measurements Phase distribution Vibration measurement Phase unwrapping Discontinuous surface
1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100101
2 诺基亚通信系统技术(北京)有限公司, 北京 100102
3 奥克兰大学 机械工程系, 美国 密西根州 罗彻斯特市 48309
提出了利用数字图像相关技术测量印刷电路板全场微应变的方法, 用于评估电路板由应力所导致的失效风险, 克服传统实验测试方法不能有效测量全场应变以及难以给出应变集中区域的不足。设计了基于三维数字图像相关技术和应力加载策略的实验方法, 通过所获得的全场主应变分布及局部区域内应变历史曲线来评估电路板的失效风险。实验结果表明, 所提出的电路板微应变测量方法的重复性优于100 με, 能够有效地获得电路板全场的微应变分布, 尤其是能够直观地显示电路板应变超过额定值的区域分布, 为改进电路板设计、降低电路板失效风险和保护电子元器件的安全提供了重要的实测数据。
数字图像相关 印刷电路板 应变测量 风险评估 digital image correlation printed circuit board assembly strain measurement risk evaluation 红外与激光工程
2017, 46(11): 1103004
1 北京信息科技大学 光电测试北京市重点实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
线结构光视觉传感器的光条成像质量是判断摄像机曝光时间设置是否合适, 系统能否达到最佳测试精度的重要因素。从横截面近似高斯分布的光条出发, 综合考虑影响能量集中度的峰值灰度和光条宽度, 提出了一种基于加权能量集中度的光条像质量评价方法。光条图像和背景图像作差获取差分图像, 提取光条直线方程并根据法线方向旋转差分图像使得光条完全垂直于图像水平轴, 获取光条的截面灰度分布情况, 并计算加权能量集中度, 根据经验阈值判断光条成像的质量。实验表明, 随着曝光时间加大, 加权能量集中度在数值上先增大后减小, 因此通过阈值可以很好地评价光条成像质量。
光条 成像质量 能量集中度 高斯分布 线结构光 optical strip imaging evaluation energy concentration Gaussian distribution line structured light
北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
大中型会议中心在多投影仪屏幕的演示过程中, 由于主次屏幕间缺乏联系, 主屏幕的激光笔光点无法显示在次屏幕, 演示效果不佳。因此, 提出了一种基于摄像机的多投影屏幕激光笔跟随演示方法, 通过摄像机建立主投影区域和计算机显示器之间的联系, 实现激光笔光点从主投影区域变换到计算机显示器, 从而控制光标移动, 使得次投影屏幕也有计算机光标跟随演示的效果。主要步骤包括: 基于单色投影标定主投影区域相对计算机显示器的射影变换矩阵H; 利用实时采集的主屏幕图像提取激光笔光点; 基于射影变换矩阵H计算激光笔光点在计算机显示器的坐标, 并控制计算机光标跟随到达指示位置。实验表明该跟随演示方法在计算机显示器上的横向和纵向跟随误差都在5个像素之内, 可以在次屏幕中很好地跟踪激光笔光点位置, 达到既解放演讲空间, 又能与全体观众沟通的目的。
多投影 摄像机 演示 multiple projection-screen camera demonstration
北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室， 北京 100192
针对工业应用中工件的体积测量问题，设计了一个基于双目立体视觉原理的体积测量系统。线结构光投射到被测物表面产生变形的激光条纹，精确提取光条中心线,利用极线约束实现左右图像特征点匹配;根据双目视觉原理，由光条图像坐标计算出其在相机坐标系下的三维坐标，完成三维重建;将相机坐标系下的三维点云转换到理想的世界坐标系下，经过积分计算得到被测物体积。采用该系统对不规则棱锥实现三维重建，并完成体积测量。实验结果表明该方法具有一定的可行性和有效性，在工业检测领域有较好的应用前景。
几何光学 双目立体视觉 极线约束 三维重建 体积测量 geometrical optics line-structured light binocular stereo vision epipolar constraint criteria 3D reconstruction volume measurement
