1 同济大学 先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
2 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，上海 200092
在超精密光学元件制造中，高精度光学检测技术是进一步提升光学加工精度和表征评价光学表面形貌的基础关键。非接触式光学检测方法凭借高效和无损伤检测的特点，取得广泛应用。但外界环境扰动容易对光学检测探针产生影响，降低检测精度。为此，文中提出了一种离散化检测路径与拼接方法，将传统螺旋线路径离散为多圆周和多径向路径，并通过路径间数据的相互拼接，减小了环境扰动误差。分析了离散化检测路径的参数设置，给出了一种均匀化的圆周路径分布策略。最后，基于自行搭建的光学检测平台，进行了环境误差抑制方法的验证实验。相较于抑制前的面形，抑制后的测量相对误差从24.3%降到了4.3%。
光学检测 环境误差 路径规划 数据拼接 optical measurement environmental error path generation data splicing 红外与激光工程
2022, 51(11): 20210144
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司, 陕西 西安710089
多视角结构光测量是利用结构光测量系统从多个角度测量实现被测对象完整表达的过程,所以多个视角下测量数据的拼接影响了被测对象的完整性。提出一种利用深度学习估计位姿并直接进行多视角数据拼接的方法。结构光测量模型为四步相移配合多频外差法,实现单次高精度三维重建。使用只看一次(YOLO)网络识别被测对象的3D包围盒角点,采用n点透视(PnP)算法进行目标位姿估计。由于测量系统和位姿估计的坐标系均统一到单目相机下,多个视角的数据直接利用估计的位姿进行拼接。建立相邻点云的特征描述子,利用迭代最近点(ICP)算法实现高精度拼接。结果表明,提出的测量方法能够有效实现多视角结构光数据的拼接;位姿估计的平移精度优于3 mm,旋转精度优于1°,拼接点云的平均偏差为0.02 mm;这与利用标志点拼接的结果具有可比较的精度水平。拼接方法适用于单次可完整估计位姿的多视角结构光测量,提升了多视角拼接效率。
结构光测量 多视角 位姿估计 深度学习 数据拼接 光学学报
2021, 41(17): 1712001
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
2 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081
3 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029
为解决雾霾天气条件下激光雷达探测温度高度偏低的难题,研究了一套数据拼接方法。该方法引入高分辨WRF(weather research and forecasting model)模式模拟温度,与激光雷达测温数据进行拼接,通过拟合区域选取、分析高度层确定、拼接数据校正、最佳拼接区域选取、拼接效果评估等关键技术设计,将雾霾天激光雷达探测数据高度由2 km向上拓展至整个对流层并到达平流层中低部区域,即20 km左右高度。对拼接结果的综合质量评估表明,激光雷达与模式数据拼接效果较好,拼接廓线与标准廓线的吻合度较高,且最大相对误差为1.5%。特别是在最佳拼接区域内,激光雷达数据与模式数据具有很高的拟合度。本方法利用模式数据与雷达数据的互补优势,实现了温度廓线大量层、高质量数据重构。本文拼接方法同样适用于其它复杂天气条件。
遥感 雾霾 激光雷达测温 模式温度 数据拼接
现有的手持式激光扫描仪在使用过程中多使用定位标志点，会遮盖部分数据。针对此问题，基于单应矩阵和霍夫直线提取提出了一种新的线结构光点云数据拼接方法,可以避免在扫描过程中粘贴标志点。实验结果证明，该方法能准确得到目标三维点云数据，拼接误差小于1 mm。
激光扫描仪 线结构光 扫描 数据拼接 点云 laser scanner linear-structured light scanning data splicing point cloud
