针对金属冶炼排渣机械手对炉渣位置定位的问题, 本文提出了一种基于近红外视觉的高温目标定位方法。使用红外阵列传感器和 CMOS摄像头结构光三维重建视野标定后搭建出一套近红外视觉系统。用蜡烛光模拟高温炉渣, 将红外阵列传感器采集的温度点阵数据绘制出伪彩色温度分布图, 利用仿射不变性原理将其与彩色图像配准融合, 生成高温炉渣及其周围环境的红外 -可见光融合图像。最后, 利用红外阵列传感器横、纵视野角分量投影的方法得到高温炉渣的三维坐标。实验结果表明, 红外阵列传感器定位高温炉渣的方法是可行的。定位得到高温炉渣的三维坐标为机械手提供目标期望给定, 机械手可进一步完成排渣任务。

基于条纹投射和正弦相位调制技术，提出了一种用于测量物体表面三维形貌信息的光纤干涉系统。通过杨氏双孔结构实现了条纹投射，并以余弦电压信号驱动压电陶瓷实现正弦相位调制。为了消除机械振动、温度波动等外部干扰，采用相位控制系统对相位漂移进行检测，并生成实时相位补偿信号。补偿后相位误差可达6.8 mrad，从而获得高精度的干涉条纹相位稳定度。对待测件的表面轮廓连续测量两次，时间间隔为10 min，测量重复度达到0.05波长。实验结果证明：该系统能够实现较高精度的表面形貌测量。

近年来,随着我国汽车保有量的不断增加,汽车的车身尺寸检测成为了汽车运行安全检测的重要内容.传统的人工测量方式精度差、效率低.结合汽车表面的图像信息,通过图像边缘检测、区域标记滤波、图像的配准与融合和边缘定位,提出了一种车辆长度尺寸的视觉测量算法.经过车辆长度的测量实验,结果表明该算法测量的相对误差达到1%,耗时低于3 s,实现了车辆长度尺寸测量的准确性和快速性,为车辆综合性能检测和智能交通系统提供了一种有效的补充.

在基于关节臂的线激光扫描系统中，光条中心的提取精度和所用时间直接影响到整个系统的测量精度和实时响应能力。本文在国内外现有算法基础上整合改进，利用迭代阈值法、改进Sobel 算子和光条修补算法完成光条粗提取，取中心点附近10 pixels 利用灰度重心法计算光条中心精确位置。实验证明，该算法在350 mm × 350 mm测量范围内，系统测量误差优于40 μm，一次提取时间28 ms，确保系统35 f/s 扫描频率，满足实时在线测量要求。

为了消除环境因素(尤其是振动和温度波动)在物体表面三维形貌测量中的影响,基于正弦相位调制(SPM)发展了一种光纤干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。利用两光纤干涉臂端面的菲涅尔反射生成迈克尔逊干涉信号,由光电探测器(PD)检测后送入相位控制系统。采用相位生成载波的方法提取干涉信号的相位,并将生成的补偿信号闭环反馈给压电陶瓷驱动器,与正弦相位调制信号相加后共同驱动压电陶瓷,补偿环境因素带来的相位漂移,实现干涉条纹相位的稳定。环境因素对条纹相位的影响低于57 mrad,实验结果验证了该方法可行性。

在基于条纹投射的物体表面形貌测量中, 温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位, 在相位补偿系统 (PCS)中运用峰值检测简化相位提取过程, 发展了一种基于正弦相位调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷 (PZT)上, 向 PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用 2×2光纤耦合器分光, 结合马赫-泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号, 从中提取环境因素引起的相位漂移, 运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算, 生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动 PZT, 实现条纹相位稳定。实验结果表明, 条纹相位稳定精度为 5.5 mrad, 较好地消除环境因素引起的相位漂移。

随着信息时代光谱分析技术的飞速发展，光谱仪器的高精度、低干扰、体积小型化等性能优势使其成为各领域各行业的优选信息获取手段。本文以光学设计的基本原理为指导、中阶梯光栅为核心、宽波长范围和高分辨力为设计目标，设计了一种基于切尼尔-特纳型光路结构的小型中阶梯光栅光谱仪系统。通过理论分析和计算，确定了系统的结构参数，并使用Zemax 软件进行光学仿真。结果表明，该系统在200～800 nm 的波段上理论分辨力优于0.1 nm。

摄像机模型的建立对于摄像机标定精度至关重要，针对该问题，对摄像机模型进行研 究，对三种畸变模型进行分析，提出了考虑径向畸变和切向畸变的摄像机非线性模型，给出了在此 非线性模型下，三维空间物点投影到二维像平面象素坐标的投影过程。同时在基于平面棋盘格的两 步标定方法的基础上提出三步标定方法。将非线性模型应用到改进的摄像机标定算法中，实验结果 表明:非线性模型下的改进标定算法具有更高的标定精度。

先简单介绍了蒙特卡洛方法的基本知识与应用领域，然后详细地介绍了多次散射，并强调了多次散射在干扰中的重要作用。针对红外烟幕对红外辐射有较强的吸收和散射作用，利用蒙特卡洛方法，模拟了红外在红外烟幕中的传输过程，并给出了具体实现算法；并利用了散射相位函数确定了散射角。最后通过实验验证了接收视场角的大小影响单次散射近似范围。