1 广东工业大学 省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室， 广东广州50006
2 广东工业大学 广东省微纳加工技术与装备重点实验室，广东广州510006
3 广东工业大学 广东省信息物理融合系统重点实验室，广东广州510006
为在微米级尺度量化表述离面位移激励值-聚焦面内微视觉运动追踪精度劣化值的映射特性，使用光学显微镜、工业相机和空间纳米定位平台进行实验研究。首先，分析离面位移的形成机理，使用方差函数评价图像清晰度，搜索最佳对焦平面并设定为聚焦平面，作为计算离面位移的基准。其次，设计空间多自由度纳米台，将其末端执行器作为微视觉追踪目标，生成聚焦平面内的运动轨迹，同时同步生成可控可测的离面位移。然后，选取灰度值模板匹配法与感兴趣区域划分法作为当前微视觉运动追踪算法，测量聚焦面内的运动轨迹。最后，加工纳米台样机，搭建微视觉运动追踪系统，使用电容传感器作为评价手段，计算不同离面位移引起的微视觉运动追踪精度劣化数值。实验结果表明，微视觉运动追踪精度随着离面位移的增大而不断劣化，具有显著且可量化的相关性。针对给定的76.1 μm×63.7 μm视场、15 Hz采样率与灰度值模板匹配法，（7.7±2.5） μm或更大的离面位移导致微视觉测量系统完全失效。
微视觉运动追踪 离面位移 精度劣化 纳米定位平台 micro-vision motion-tracking out-of-focused-plane displacements accuracy degradation nano-positioning stage
华北理工大学电气工程学院,河北 唐山 063210
为实现对飞秒激光烧蚀的光斑阵列进行准确测量,构建微视觉系统进行图像的采集、处理。由于微视觉系统视场有限,单帧图像无法反映光斑阵列全貌,需对多帧图像进行拼接处理。首先,利用微视觉远心镜头对飞秒激光烧蚀的光斑列阵图像进行采集,获得多幅光斑阵列图像; 其次,运用Harris及RANSAC算子并加入ANMS非极大值抑制,对多幅光斑阵列图像进行配准与拼接,并经实验验证了采用此图像拼接方法能获得较好的光斑阵列整体图像。最后,运用SSIM评价法对拼接后图像与原图像进行对比,证明了拼接效果的准确性,能达到对原图像89.795 435%的还原,对测量大视场微结构图像有重要意义。
微视觉 ANMS非极大值抑制 micro vision Harris Harris RANSAC RANSAC ANMS non-maximal suppression
1 华南理工大学 制浆造纸工程国家重点实验室, 广东 广州 510641
2 广东省精密装备与制造技术实验室, 广东 广州 510641
微视觉系统中同轴光源和光学衍射的存在, 使CCD相机获取的图像具有灰度值偏低、光照不均匀、动态范围大、对比度差以及微细结构丢失或无法辨识的缺陷。为改善图像质量, 本文提出一种升余弦变增益子带分解微视觉图像自适应增强方法。该算法首先基于图像特性利用自适应Log增益对原图像进行增强, 提高微视觉图像中亮暗区细节特征与背景的对比度; 接着使用自适应升余弦卷积进行快速照度估计; 然后对各通道的输出图像采用自适应变增益子带分解算法获取独立光谱子带; 最后进行亮度校正、图像融合与色彩恢复。将该算法用于微位移测量系统中可使测量结果的相对误差小于20%; 用于处理光照不均的图像可有效降低同轴光源靠近中心区域的亮度; 此外, 扩展至普通图像的处理中可提高对比度, 改善细节特征。3组实验结果的平均图像质量相对提高率为81.46%, 71.18%和93.75%; 平均耗时为386 s, 0.24 s和1.27 s。
微视觉 图像增强 光照不均 升余弦 变增益 micro-vision image enhancement non-uniform illumination raised cosine variable gain
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
微结构是微机电系统的基本元件,其几何尺寸、运动特性、材料及力学特性直接影响微机电系统的整体性能。提出一种将计算机微视觉、米劳显微干涉、频闪成像和激光多普勒测振等技术充分融合的微结构静态和动态特性的光学测试平台,分别对微谐振器的平面和离面周期运动特性和微机械扭转镜的离面瞬时运动特性进行测试研究。实验结果表明,利用计算机微视觉和频闪成像技术能够实现微结构的平面位移、运动相位及谐振频率等周期运动参量的测试,位移的重复精度为30 nm;利用显微干涉和频闪成像技术可实现微结构的离面位移及表面扭曲等周期运动参量的测试,位移的重复精度为3 nm;激光多普勒测振技术具有在频域上对微结构瞬态运动进行分析的优点,是时域上周期运动测试的重要补充。
光学测量 微结构动态特性 计算机微视觉 米劳显微干涉 频闪成像 激光多普勒测振
