云南师范大学物理与电子信息学院，云南 昆明 650500
随着三维测量技术的不断发展，如何快速、精准地测量大场景物体三维形貌成为研究热点。对相位测量轮廓术进行改进，运用改进的相位计算方法对物体三维信息进行测量，并结合幅度信息解决了相位测量轮廓术仅能测量表面信息，但不能确切测出所在物体的位置的问题，该方法适合测量大场景中各物体的三维信息。实验结果表明：所提方法原理简单，对不连续物体的测量结果较好，既可以确定物体位置，也可测量物体表面三维信息。
相位测量 幅度信息 三维信息测量 不连续物体 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2410009
薛成志 1,2,3,*李亚敏 1,2,4李贵叶 1,2,5李颖超 1,2,5[ ... ]陈玲玲 1,2,5
1 深圳市激光工程重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学 先进光学精密制造技术广东普通高校重点实验室, 广东 深圳 518060
3 深圳大学 电子科学与技术学院, 广东 深圳 518060
4 深圳大学 生命与海洋科学学院, 广东 深圳 518060
5 深圳大学 光电工程学院, 广东 深圳 518060
设计了基于LabVIEW控制的激光扫描光学断层成像系统, 该系统以准直激光器为光源, 高精度四维平移台为样本定位单元, 光电倍增管为采集单元, 实现了针对小鼠肺等小尺寸样本的三维成像.该系统空间分辨率优于20 μm, 成像视野大于1 cm, 通过对离体小鼠肺器官的自发荧光成像, 展示了系统的操作流程、成像结果和初步生物应用, 并探索了它对整个生物器官组织的成像能力.与传统生物医学光学成像方法相比, 该方法具有光子收集效率高、成像样本尺寸大、系统操作简单等优点.
激光扫描光学断层成像 荧光成像 介观尺寸 生物器官 三维信息 成像系统 Scanning laser optical tomography Fluorescence microscopy Mesoscopic size LabVIEW LabVIEW Biological organs Three-dimensional information Imaging systems
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 长春工业大学 电气与电子工程学院, 吉林 长春 130012
采用传统的单Bang-Bang控制的光电设备进行精定位时, 系统放大倍数为无穷大, 所以系统不易稳定。本文分析了单Bang-Bang控制的不足, 提出了一种变结构最优控制方法。该方法在粗跟踪时用Bang-Bang控制, 在进入小偏差范围内切换为线性控制。在线性控制时, 根据不同调节器的的不同特点, 提出了红外一阶捕获, 红外二阶跟踪的策略, 并同时给出了Bang-Bang控制和线性控制的切换准则, 红外一阶捕获和红外二阶跟踪的切换准则。实验显示, 采用提出的方法光电设备的90°双目标定位能力在2.3 s左右, 比传统方法缩短了近1 s, 快速性大大提高。另外, 利用激光测距机可以给出舷角相差90°的双目标三维信息数据率为0.45 Hz, 提高了双目标时系统的光电对抗能力。
双目标跟踪 快速定位 Bang-Bang控制 变结构控制 三维信息 double target control fast positioning Bang-Bang control variable structure control three-dimensional information
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
讨论了刑事案件侦破过程涉及的足迹检验方法。考虑现有的足迹比对研究没有将足迹的深度信息与纹理信息分离后进行比对, 提出了一种融合纹理特征与深度信息的比对方法来实现足迹的自动比对功能。该方法通过四步相移补偿法来获取真实足迹特征的三维信息; 利用改进的二维高斯滤波器分离足迹的表面纹理特征与深度信息。最后, 采用区域互相关测度分别计算不同三维足迹信息中纹理信息之间和深度信息之间的相似度, 并按一定策略将量化的相似度信息转化为定性的判别结果。实验结果表明, 提出的方法能够有效分离足迹中的纹理信息和深度信息, 并能通过软件编程实现计算机对足迹的自动比对。与传统的针对二维图像灰度信息的足迹对比方法相比, 提出的算法能够描述真实的足迹形貌, 在现有数据集范围内, 自动比对正确率不低于90%; 加入人工干预后, 比对正确率可达100%。 得到的结果验证了提出方法的有效性。
足迹检验 自动比对 纹理特征 深度信息 三维信息 footprint detection automatic comparison texture feature depth information 3-D information
1 北京航空航天大学机械工程及自动化学院， 北京 100191
2 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室， 北京 100037
基于航位推算方法定位的车载测绘系统(VBMMS)可以有效地解决使用全球导航卫星系统(GNNS)定位带来的系统失锁问题。但当系统采集空间三维信息时，由于航位推算方法的误差积累，会造成较大的系统定位误差，严重影响最终的测绘精度。针对此问题，提出了利用同步定位及地图创建(SLAM)的算法对系统进行位姿矫正。从激光点云中提取出准确的特征信息是实现系统同步定位及地图创建的前提，结合室内结构化环境的特点，提出一种基于角度阈值的提取直线特征的算法。将算法应用到自主研发的车载移动测图系统中，实现了快速准确的直线特征提取，实验结果证明了该算法的有效性。
机器视觉 车载三维信息采集 线性拟合 角度阈值 航位推算 同步定位及地图创建 中国激光
2012, 39(s2): s209005
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院研究生院，北京 100049
3 公安部沈阳消防研究所，沈阳 110034
为了实现枪击案件的有效快速侦破，设计了弹痕三维纹理比对系统。本文主要是对撞针在弹壳尾部上的压痕进行比对，以确定两弹壳是否发自同一支枪。首先根据弹壳尾部为一圆形的先验知识，对撞针处的压痕进行质心计算，把其中一个弹壳进行绕圆心旋转，使两撞针质心与各自的圆心连线平行，然后进行基于体素的互相关测度计算。为了提高比对的精度，提出了利用自适应的变系数迭代法进行互相关测度计算。实验结果表明，当两个弹壳发自同一支枪时，互相关测度值的最大值能够提高 30%以上，平均提高 12%以上。比对结果稳定可靠，能够满足弹痕比对系统的要求。
弹壳比对 三维信息 互信息测度 自适应变系数 cartridge cases comparison 3D information mutual information measure adaptive variable coefficients
1 北京航空航天大学机械工程及自动化学院， 北京 100191
2 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室， 北京 100037
为了解决车载移动测图中全球卫星定位系统(GPS)失锁及无GPS导致的导航定位问题，提出了一种利用水平布设二维激光扫描仪和里程计结合的快速同步定位及地图创建(SLAM)方法。在详细分析车载移动测图系统定位误差来源的基础上，科学合理地设置系统的预测参数及重预测参数，并给出了宽间隔预测及状态重预测改进后的卡尔曼滤波算法。在不损失计算精度的前提下，提高了计算速度。利用上述算法在实验室环形走廊中进行了实验，实验结果证明了本算法的有效性。
测量 车载三维信息采集 同步定位及地图创建 扩展卡尔曼滤波 累积定位误差 中国激光
2012, 39(11): 1108012
1 合肥工业大学 计算机与信息学院 图像信息处理研究室，合肥 230009
2 厦门大学 机电工程系，厦门 361005
3 中国科学院 合肥智能机械研究所 仿生感知与控制研究中心，合肥 230031
为了大幅度提高三维信息获取速度，提出了一种基于智能相机和激光三角法的高速三维信息获取与表面重建的系统，介绍了该系统的硬件架构和信号处理。实验结果表明，采用数字信号处理器和并行处理方式，该系统获取三维表面信息速度可达5600点／s以上。
仪器测量与计量 三维信息获取 激光三角法 智能相机 instrumentation measurement and metrology 3-D information acquisition laser triangulation smart camera
激光共焦扫描光学显微镜(LCSM)是近10年来迅速发展起来的一种高精度显微成像技术,它是以光学为基础,融机械、电子、计算机为一体的高精度现代化显微测试仪器.文中针对LCSM系统所采集的图像进行了一系列的处理,就其二维断层图像的噪声去除、图像增强提出了相应的处理方法,提高了图像质量,奠定了进行三维信息重构的二维处理基础.
激光共焦扫描光学显微镜 图像处理 三维信息重构 the laser conforcal scanning microscopic image processing three dimension reconstruction
