1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
左右图像非对称离焦模糊会导致双目立体视觉系统的立体匹配失败。为训练能够应对图像模糊的神经网络，基于归一化模糊度（NBL）的分层景深叠加算法，以FlyingThings-Stereo立体像对数据集为例，添加随景物深度变化的模糊，构建非对称离焦立体视觉数据集。新建的数据集提供非对称离焦的立体像对，可用于训练去模糊网络或立体匹配网络。在训练去模糊网络时，分别向网络的输入和输出端提供模糊和清晰的立体像对；在训练立体匹配网络时，向网络的输入和输出端提供模糊的立体像对和视差真值。利用虚拟合成和实景拍摄数据对训练后的网络进行验证，结果表明本数据集可以有效训练去模糊和立体匹配神经网络，使其具备应对离焦模糊的能力，实现图像去模糊和基于模糊图像的立体匹配。
光学学报
2022, 42(14): 1415001
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
针对传统标定方法对靶标特征点模糊噪声适应性低的问题，提出一种基于彩色编码相移条纹的标定方法。以液晶显示面板为标定靶，依次显示水平和垂直彩色编码相移条纹；通过颜色通道分离，得到正交相移条纹；结合相移理论，以正交相位截断线的交点为特征点；多次改变靶标位姿，提取特征点，结合基于平面二维靶标的标定理论，实现单相机与双目立体视觉系统的标定。此外，在靶标图样四角添加彩色编码相移圆环，实现特征点的自动提取与排序，提高标定效率。实验结果表明，在拍摄靶标图像模糊时，单相机标定的重投影误差为0.15 pixels，标定后双目系统的测量标准偏差为0.1 mm。
相机标定 相位靶标 相移理论 三维测量 camera calibration phase target phase-shift theory 3D measurement
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
为有效提高三光带激光三维人脸扫描仪的性能，提出一种基于辅助窗平面的优化方法。通过在测量区域的前沿安装窗平面，不但可有效定位扫描系统的测量区域，保证获得完整的待测人脸三维点云模型，最主要的是借助窗平面左右竖直边框散射的辅助光带可实现对三条测量光带的快速、可靠分组，有效解决了原扫描系统要求的在首帧图像中必须同时包含三条测量光带的问题。实验结果表明所提方法算法简单、鲁棒性强，使得扫描测量过程更加易于操控。
数字图像处理 三维扫描仪 三光带 窗平面 光带分组 digital image processing 3D scanner three light stripes window plane light stripe indexing
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
为了减小激光三维扫描仪多传感器点云拼接误差的影响，提出了一种以圆柱体作为标准物体逐层修正拼接误差的简便方法。对标准物体扫描且拟合出各截面圆心坐标，并利用圆柱体实际半径值求得截面真值圆函数，将每层测量数据向真值圆函数进行平移刚性变换，求得该层的拼接误差和修正值。为了减小随机误差的影响，利用多次重复测量求得平均修正值，并用求出的平均修正值分别对圆柱体、长方棱柱体和石膏人体模特的不同位置的扫描结果进行了修正验证实验。从截面图的直观观察和定量数据测量两方面比较了修正前后的点云拼接效果，结果表明，修正后点云拼接更加光滑平顺，数据测量相对误差有显著降低。
传感器 误差修正 平移变换 三维人体扫描
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
为了快速准确标定线激光人体三维扫描仪，提出一种使用精密移动陶瓷量块标定靶的多传感器同步标定方法。利用线激光在陶瓷量块4个方向产生的V形光带顶点作为标定点，由位于扫描仪4个立轴上的8个CCD相机同时记录V形光带图，采用灰度质心算法和双直线拟合求交点的方法提取V形光带角点的亚像素坐标，与二维平移台对应的世界坐标，形成精密标定点对。基于针孔摄像机模型，采用Levenberg-Marquardt (LM)非线性优化算法得出每个CCD的标定矩阵，完成多传感器同步标定。使用与标定点坐标不同的特征点对标定结果进行了验证，结果表明，各传感器的平均投影误差优于0.3480 mm，标准差优于0.2524 mm。
机器视觉 同步标定 陶瓷量块 人体三维扫描仪 中国激光
2013, 40(10): 1008006
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
提出了一种亚像素光带中心线实时提取方法。首先，通过跟踪光带轮廓线并进行多边形表示将光带分段；然后，利用轮廓线的逆时针排序特性以及分段光带方向和横截面方向的正交关系，采用序号表示方法计算光带横截面扫描线方向；最后，在扫描线上设计了自适应光带横截面宽度变化的灰度重心法计算亚像素坐标。针对6传感器线激光人脚扫描仪采集的分辨率为640 pixel×480 pixel的典型位置光带位图进行了实验，结果显示，采用本方法提取光带中心线用时不超过3.1 ms，精度达到亚像素级，能够满足多传感器线激光扫描视觉系统对光带中心线提取的实时性和高精度的要求。
计算机视觉 光带中心线提取 光带轮廓线 多边形表示 自适应重心法 computer vision central line extraction light stripe contour polygon representation adaptivebary center method
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室， 天津 300072
为实现人脸的快速高分辨率扫描成像，提出了一种三光带激光三维人脸扫描方法。该方法采用三条平行且等间隔的线结构光作为照明光源,通过对人脸进行扫描得到图像序列。根据相邻图像中光带的位置相关性对三条光带进行分组，通过标定矩阵得到人脸的三维点云。对点云拟合并二次采样后得到均匀数据。实验结果表明，该方法是一种快速有效的三维测量方法。
光学信号处理 人脸测量 三光带激光扫描 光带分组 二次采样
天津大学,精仪学院光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
提出了一种利用三维人体点云数据测量人体关键尺寸的方法.应用线结构光激光三维扫描仪对特定站姿的人体进行扫描,获得完整三维人体点云.根据人体视线和脚尖的同向及两腿的自然分开特征,对点云进行方位调整,使人体朝向z轴正方向.利用手动删除和最大连通域删除相结合删除噪声点.确定人体的6个特征点和20个特征平面,分别应用对应截面y坐标差值法测量长度尺寸,凸壳法测量截面周长,测量了34个人体关键长度和周长,对影响测量精度的因素进行了分析.结果表明,典型尺寸测量误差小于3%,可满足人类工效学等领域快速测量人体特征尺寸的要求.
人体尺寸 测量 凸壳法 三维点云 激光三维扫描
1 哈尔滨工业大学自动化测试与控制系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 燕山大学科学仪器与工程系,河北 秦皇岛 066004
论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明,最低检测灵敏度可达1.2×10-10。 由于采用光谱技术与光纤技术相结合,使研制的传感器具有较高的灵敏度,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求。
集成光学 激光检测 光纤气体传感器 光声光谱 相位调制
