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 100049
3 吉林省智能波前传感与控制重点实验室，吉林 长春 130033
4 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
5 济南国科医工科技发展有限公司，山东 济南 250102
为了解决传统激光差动共焦显微镜（LDCM）无法在测距的同时，进行高精度倾斜角度测量的问题，提出了一种基于差动共焦的倾角测量传感器。在对倾斜表面进行测量时，该传感器首先利用轴向扫描获取的差动响应信号精准定位其焦点位置，然后分析显微镜光瞳面场强分布并提取光斑图像的峰值位置，从而实现对倾角的精准测量。首先，建立聚焦光束经倾斜待测面反射后的光场分布模型，对不同倾斜角度下显微镜光瞳面的场强分布情况进行分析。然后，在分析倾斜光斑特征的基础上，提出了采用改进Meanshift算法进行光斑峰值位置提取的方法。最后，通过实验验证了传感器对倾角测量的有效性。实验结果表明，传感器对倾斜程度（0~8°）测量平均误差为0.011°，对倾斜方向（0~360°）的测量平均误差为0.128°，能够满足利用差动共焦非接触光学探针对三维表面进行检测的过程中，对待测表面倾斜角度测量的要求。该传感器为自由曲面的高精度轮廓测量提供了一种新的方法。
非接触光学探针 差动共焦 三维检测 倾斜测量 峰值提取 non-contact optical probe differential confocal 3D detection tilt measurement peak extraction
云南师范大学物理与电子信息学院, 云南 昆明650500
针对传统方法中检测变形油画的表面形貌时需要将油画布拆卸下来的情况, 提出了一种油画表面三维形貌无损检测的方法。应用结构光三维检测技术获取油画表面的绝对相位分布, 使用最小二乘法拟合二次曲面作为参考面, 再将绝对相位与参考面的差值作为实际相位, 从而得到油画表面的高度分布。实验结果表明, 该方法能够在不拆卸油画画布的情况下实现无损检测, 对于不同变形程度的油画均具有较理想的检测效果。
结构光三维检测 相移轮廓术 最小二乘法 油画表面 无损检测 structured light 3D detection phase shifting profilometry least squares method oil painting surface non-destructive testing
桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院，广西桂林541004
针对无人驾驶系统环境感知中的三维车辆检测精度低的问题，提出了一种基于激光雷达的三维车辆检测算法。通过统计滤波与随机抽样一致算法（Random Sample Consensus，RANSAC）实现地面点云分割，剔除激光雷达数据冗余点及离群点；改进3DSSD深度神经网络，利用融合采样提取点云中车辆语义信息与距离信息；根据特征信息对车辆位置进行二次调整生成中心点，使用三维中心分配器匹配中心点并生成三维车辆检测框。将KITTI数据集划为不同场景作为实验数据，对比多种三维车辆检测算法。实验结果表明：所提出的方法能够快速、准确的实现三维车辆检测，平均检测时间为0.12 s，检测精度最高可达89.72%。
激光雷达 环境感知 无人驾驶系统 三维检测 lidar environmental perception unmanned driving systerm 3D detection
汕头大学智能制造技术教育部重点实验室, 广东 汕头 515063
集成电路(IC)芯片引脚的共面性检测是确保其贴装质量的关键。基于单幅图像提出一种IC引脚共面性检测方法。首先,基于单目视觉系统建立相机、光源和被测表面的关系模型;其次,给出发光二极管(LED)环形结构光源的光强标定方法,并通过实验确定被测IC引脚材质的相关参数;然后,基于建立的光强与图像灰度的关系模型给出高度信息的求解方法;最后,基于高度信息还原IC引脚及其焊点的表面三维形貌。实验结果表明,本文方法检测IC芯片引脚及其焊点的实验结果与实际测量结果相比,其高度测量误差小于±0.08 mm,相对误差为-2.6%,验证了本文方法的有效性。
成像系统 三维检测 共面性检测 集成电路芯片引脚 单幅图像
1 西北工业大学电子信息学院,陕西 西安 710072
2 西安电子工程研究所,陕西 西安 710100
受波束调度灵活性、接收通道数目限制,目前分集相控毫米波防撞雷达主要采用距离 /方位二维扫描.由于缺乏目标高度信息,若雷达前方出现不影响载体通行的高 /低目标,容易造成防撞雷达的障碍误报.针对这一问题,本文提出基于 MIMO和分集相控雷达结合的天线排布和信号处理方法,实现对场景的三维检测.与二维防撞雷达相比,该方法在不增加雷达接收通道数且几乎不增加雷达尺寸的前提下能有效实现方位和俯仰的联合测角.与二维稀布接收阵雷达相比,本文设计雷达不会产生方位栅瓣,适合复杂背景下的多目标检测.
防撞雷达 MIMO雷达 分集相控 三维检测 collision avoidance radar MIMO radar diversity phased array 3D detection
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100083
为实现表面微观形貌快速而较简单的检测，一种使用非平行光干涉照明的光学显微三维形貌检测方法被提出。该方法使用空间光调制器对激光光束进行衍射，选取光强相近的2个衍射级通过显微物镜，双光束干涉可得到周期接近图像分辨率、相位可精确调节的照明条纹，被测样本的三维形貌可通过拍摄4帧等相位差的条纹照明图像来计算得到。该方法不需借助干涉物镜产生条纹，不需要轴向扫描装置记录条纹变化，相位调节精确，成像直观。此外，该方法所产生干涉条纹的相位随坐标线性变化，不需对条纹周期进行修正。因为照明条纹参数调节光路独立于显微成像光路，系统装置具有光路简洁、易于调节的优点。为验证所提出三维检测精度，以粗糙度100 nm的粗糙度对比模块和硅片为被测样品进行了三维轮廓重建实验，实验结果显示，所提出方法轴向重复性测量精度为8.6 nm（2σ）。
显微镜 三维检测 结构光投影 四步相移法 microscopy three dimensional detection structured light projection four-step phase-shifting method
苏州大学 物理与光电·能源学部, 江苏 苏州 215006
在传统的面结构光(正弦条纹光栅)的三维轮廓重建与检测中, 由于投影仪与相机互成一定角度, 在待测物体的背光面会产生大面积的阴影区域, 从而不能够精确地进行物体的三维重建和检测。针对此情况, 提出一种解决方案: 使用两个对称的投影仪分别向待测物体投影一次白光, 并通过CCD相机取像, 然后通过拍摄的图像计算出物体的阴影位置, 最后实现阴影位置的三维数据补偿。实验结果表明, 文中提出的算法可以有效地进行阴影区域的数据补偿。
条纹光栅 相位展开 三维检测 阴影补偿 三维重建 fringe grating phase unwrapping three-dimensional detection shadow compensation three-dimensional reconstruction
南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
针对激光三维检测过程中金属表面高光现象对后续检测带来的干扰问题，提出一种峰值连续性检测的方法。首先根据灰度图像的灰度信息提取每一列的灰度峰值；其次依据激光条纹连续性判断峰值信息的有效性，将有效峰值保留，去除干扰波峰，实现高光现象的去除；最后通过检测标准台阶块，对实验结果进行验证。结果表明，相对于一般细化处理的重建结果，高光处理后的重建精度可提高近50%，同时也证明了该方法的有效性。
测量 高光消除 峰值连续性检测 三维检测 measurement highlight eliminating peak continuity detection 3D detection
四川大学电子信息学院光电科学技术系, 四川 成都 610064
提出了一种五步非等步相移算法,并成功应用于在线三维测量中。仅投影一固定正弦光栅条纹到物体上,通过物体在线运动产生等效相移,在一个条纹周期范围内任意采集五帧变形条纹图,通过像素匹配使各帧条纹图中的物点一一对应并计算出相应的等效相移量。采用所提出的五步非等步相移算法,即可重构物体。计算机模拟与实验验证了该方法的可行性和有效性,表明非等步相移算法在在线三维测量中更具适应性,有利于提高三维测量精度。
文字间用 号隔开空半格信息光学 非等步相移 三维检测 在线测量 相位测量轮廓术 像素匹配 information optics unequal step phase-shifting 3D inspection on-line measurement phase measuring profilometry pixel matching
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
引入Stoilov算法以让传统相位测量轮廓术(PMP)应用于在线三维检测, 但该算法的计算式中含有开方和除法运算, 对投射数字光场,CCD摄像头的数字化非线性误差以及环境光干扰较为敏感, 会出现较大的解相误差。为此, 提出了一种适合在线三维检测的改进型Stoilov算法, 通过像素匹配方法标定移动步距S和基于标准PMP的截断相位解相标定条纹周期长度L, 再标定出相移量Δ, 即可修正sin Δ值, 有效减小了原Stoilov算法公式的解相误差, 提高了在线检测精度。为验证该方法的可行性和有效性, 进行了实物测试实验。实验表明,在在线三维测量中, 采用原始Stoilov算法重构的三维物体出现明显的失真, 而采用改进的Stoilov算法重构的三维物体具有很好的保真度。
信息光学 Stoilov算法 相位测量轮廓术 在线三维检测 相移 像素匹配
