Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Intelligent Optical Measurement and Detection, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
3 Shenzhen Sincevision Technology Co., Ltd., Shenzhen 518055, China
4 National Key Laboratory of Human Factors Engineering, China Astronaut Research and Training Center, Beijing 100094, China
5 College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Optical coherence tomography (OCT) allows a direct and precise measurement of laser welding depth by coaxially measuring the keyhole depth and can be used for process monitoring and control. When OCT measurement was taken during single-beam laser welding, the keyhole instability of aluminum welding resulted in highly scattered OCT data and complicated the welding depth extraction methods. As a combination of an inner core beam and an outer ring beam, a novel adjustable ring mode (ARM) laser for producing a stable keyhole was applied to the OCT measurement. Different ARM laser power arrangements were conducted on aluminum and copper. The results indicated that the ring beam greatly improved the stability of the core beam-induced keyhole, and smooth welding depth can be extracted from the concentrated OCT data.
optical coherence tomography adjustable ring mode laser laser welding welding depth Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011203
1 国防科技大学航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 湖南省图像测量与视觉导航重点实验室, 湖南 长沙 410073
针对嫦娥一号探月卫星2C级月面成像，提出了基于待配点最优模板选择的二次函数形变补偿迭代匹配方法。仿真表明它能有效地适应地形起伏引起的图像形变，匹配精度较高且稳定性好。在标准相关匹配的基础上结合所提出的方法完成了下视图与前、后视图的精确匹配，采用三视约束机制和顺序检验机制保证了匹配的稳健性。分析了线阵相机成像的仿射近似模型，并以此为基础实现同轨三视重建。基于邻轨下视图同名特征点，采用RANSAC方法估计邻轨三维坐标转换参数，完成邻轨拼接。实验结果表明，三维重建的月貌图能够更好地表达月球表面的形状和地形。
图像处理 三维重建 图像匹配 三线阵CCD 二次函数形变 嫦娥一号 月面图像
国防科技大学 航天与材料工程学院，湖南 长沙 410073
基于生物视觉的center－surround机制，提出一种用改进的LoG(Laplacian of Gaussian)算子检测光团目标的方法。首先明确了光团目标的成像模型，分析了LoG算子的性质及其响应，接着提出了归一化的LoG算子。理论上指出该算子可用于检测光团目标。仿真和实验证明：该算子可以用于检测图像中已知大小和未知大小的光团目标，并且实用性优于其他常规方法。结合Kalman滤波和粒子滤波，该算子还可以用于序列图像中单目标和刚体的跟踪。理论推导和实验结果表明，该方法是稳健和高效的。
光团目标 生物视觉 center－surround机制 LoG算子 light blob target biological vision center-surround mechanism LoG operato
国防科技大学 航天与材料工程学院，湖南 长沙 410073
目标的最佳描述区域对于建立目标特征、目标跟踪、目标轮廓求取具有非常重要的意义。针对这类问题，提出了一种目标区域最佳椭圆描述确定方法。新方法首先根据目标和背景的差别确定出目标区域，然后利用尺度空间理论计算出目标的最佳椭圆描述。实验表明：新算法可以有效、准确地确定出目标包含区域的大小和方向。
运动目标区域 最佳椭圆描述 目标特征 目标跟踪 目标轮廓 moving-target area best ellipse description target feature target tracking target contour
国防科技大学 航天与材料工程学院，湖南 长沙 410073
小目标检测是计算机视觉领域的一个研究热点。当仅对图像中不同尺度目标中的某些特定尺寸目标感兴趣时，传统方法将无法做出正确判断，而且当目标接近摄像机时图像上目标的尺度通常会发生较大变化，传统方法也难以适应。针对这一问题，提出一种基于正负LOG[1]算子的小目标实时检测系统。新算法首先根据目标在短时间内所作的近似直线运动，利用Top－Hat[2]算法在初始几帧图像中检测出真正的目标点，然后根据目标特性确定正负LOG算子的参数，最后利用确定的正负LOG算子对后续帧图像进行连续检测，确定真实目标位置。实验证明，该检测方法在实时性、检测准确性及抗干扰性上均有较好的表现。
小目标 实时检测 图像处理 正负LOG算子 small target real-time detection image processing positive and negative LOG operator
国防科学技术大学 航天与材料工程学院,长沙 410073
针对靶场试验中目标三维姿态测量的问题,研究了一种全自动测量轴对称目标三维姿态的新方法。首先对靶场目标成像模型进行分析,其次采用几何主动轮廓模型(GAC)和改进的Hough变换算法高精度提取图像上目标的中轴线,在此基础上利用目标成像的共线方程对传统中轴线法求出的俯仰角和偏航角进行自动修正,消除了传统中轴线法求取目标姿态结果的二义性,得到了符合实际情况的目标三维姿态参数。实验证明,该算法能高精度地提取目标中轴线,并可快速求解真实的三维姿态角。
三维姿态 几何主动轮廓 Hough变换 姿态角修正 轴对称目标 three dimension gesture geometric active contour Hough transformation revised gesture angles axisymmetric target
国防科技大学 航天与材料工程学院,长沙 410073
针对复杂背景下运动目标跟踪这类问题,提出了一种显著性加权最小二乘图像匹配跟踪算法。新方法首先根据目标上不同区域和背景的差别大小,给每个目标区域赋予不同的权值。然后将权值与最小二乘图像匹配算法结合起来对目标进行跟踪。实验中将本文算法与三种经典跟踪算法进行比较,实验结果表明,在复杂背景下,新算法仍然可以有效、准确地跟踪运动目标,而经典算法均出现问题。新算法的单帧处理时间也可以满足实时处理要求。
运动目标跟踪 显著性加权 最小二乘 图像匹配 moving target tracking significance weighted least square image matching
国防科大航天与材料工程学院, 湖南 长沙 410073
成像过程中的CCD噪声将给图像测量结果带来误差,因此能否有效地抑制这些噪声是提高测量精度的关键。分析了CCD暗电流噪声和随机噪声的特性,并针对各自特性提出了相应的噪声标定技术以及抑制方法。结合精密图像测量任务,分别研究了暗电流噪声和随机噪声对一维边缘定位、结构光相移法相位提取的影响。通过仿真和实验,比较了噪声抑制前后的测量结果,结果表明,噪声抑制后边缘定位精度有很大的提高,证实了该CCD噪声标定技术和抑制方法的有效性和必要性。
光学测量 边缘定位 CCD噪声 噪声标定 噪声抑制
国防科技大学 航天与材料工程学院，长沙 410073
直线轮廓检测是计算机视觉领域中的一个基本问题。在靶场光测图像分析中，通过提取导弹、火箭等目标的直线轮廓，可以得到目标的三维姿态参量。提出了一种基于梯度方向直方图的直线轮廓提取新方法。梯度方向直方图被定义为具有相同梯度方向的图像点的梯度幅值之和。利用梯度方向直方图可以很方便地确定图像上边缘方向，根据此方向可在图像上搜索直线边缘的位置。由于同时利用了梯度的幅值和方向信息，所以该方法能自动地提取直线边缘而无需阈值。通过在实际图像中提取直线边缘，证明了该方法的有效性。
信息光学 直线提取 梯度方向直方图 information optics line extraction histogram of gradient's direction
