1 江西省水投建设集团有限公司，江西 南昌 330029
2 华东交通大学 电气与自动化工程学院，江西 南昌 330013
条纹投影轮廓术由于具有速度快、精度高、对环境光照和表面纹理具有鲁棒性等优点，在许多领域得到了广泛应用。但是，它容易受到高动态范围（high dynamic range, HDR）对象的影响。因此提出了一种快速计算最佳投影亮度的方法。通过求解相机与投影仪之间的响应关系，结合所提出的一个简便的投影亮度确定方法，可以得到测量所需要的投影亮度。再基于所提出的图像融合算法融合求得的各个亮度下的原始图片，从而获得高质量的融合图片，实现对HDR物体的高精度的三维重构。相较于传统方法，无需盲目投射和拍摄大量图片或计算复杂的单应性矩阵，仅需要投影一张均匀白光至被测物体，即可快速求解出相机和投影仪之间的响应函数，从而获得所需的投影亮度，使得测量速度有极大的提升。
机器视觉 投影强度 三维测量 相机响应函数 machine vision projection intensity 3D measurement camera response function
1 华东交通大学电气与自动化工程学院, 江西 南昌 330013
2 天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室, 天津 300072
搭建了一种基于反向传播神经网络与高斯分布函数的图像高光去除模型。该模型可以优化图像的特征提取及特征匹配。以高反射率金属工件表面作为实验对象,进行了边缘特征提取及视觉测量精度分析,实验结果表明,所提方法可实现0.75 mm的视觉测量精度,一定程度上验证了所提方法的可行性。
测量 视觉测量 图像高光去除 偏振信息 特征提取 测量精度 光学学报
2018, 38(11): 1112005
华东交通大学电气与自动化工程学院, 江西 南昌 330013
提出一种设计自由曲面轮廓的方法以实现目标面特定区域照度均匀性为常数的目标, 该方法可应用于漫反射曲面间接照明系统。基于理想漫反射曲面和发光二极管朗伯特性, 推导了目标面照度分布函数的方程组。求解方程组得到曲面面型数据, 绕轴旋转得到漫反射自由曲面。根据目标面照明情况建立评价函数用于优化求解阵列间距。对系统用TracePro软件进行非序列光线追迹仿真, 仿真结果表明漫反射自由曲面间接照明目标面大小为50 mm圆形区域, 照明距离为200 mm, 均匀度达到91.5%, 效率为6.73%。对比间距优化的线性阵列、环形阵列和矩形阵列下的漫反射自由曲面间接照明与直射照明, 漫反射间接照明照度均匀性更高。仿真结果验证了方案的正确性和有效性。
光学设计 自由曲面 漫反射 照明设计 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 052201
华东交通大学 电气与电子工程学院, 江西 南昌 330013
提出一种由平面LED阵列与高漫反射率自由曲面构成的间接照明方式。基于LED光源与理想漫反射表面的朗伯特性, 构建照明系统的数学模型。根据目标平面预期的光强分布, 建立一组微分方程, 利用数值方法求解得到漫反射自由曲面的面形轮廓, 通过光学软件对该漫反射光源系统实体模型进行非序列光线追迹仿真, 模拟结果显示检测区域辐照均匀度达到90%以上, 验证了该方案设计均匀照明光源的正确性与有效性。
应用光学 均匀照明 自由曲面 漫反射 applied optics uniform illumination freeform surface diffuse reflection
华东交通大学 电气与电子工程学院，江西 南昌 330013
鉴于利用彩色视觉装置进行在线测量是颜色测量在工业应用发展的趋势，而光源的光谱分布和相机响应函数与人眼的光谱响应曲线的不一致会严重影响测量的精确性，在人工D65光源和LED阵列光源照明下，利用相同的工业相机获取校正图片，采用多项式回归方法在与设备无关空间sRGB和CIEL*a*b*空间进行校正。实验结果显示在校正前平均色差分别为27.68ΔE和16.09ΔE,人工D65光源照明下获取的图片色差较小，校正后不同光源下获取图片的色度趋于一致，分别为2.56ΔE和2.39ΔE。采用sRGB颜色空间，在校正精度、校正步骤、图片显示等方面都要优于CIEL*a*b*空间。以一幅拍摄的实际图片校正为例，显示了色度校正对彩色装置的重要性。
颜色校正 颜色空间 彩色视觉 color correction color space color vision
1 华东交通大学信息工程学院, 江西 南昌330013
2 华东交通大学电气与电子工程学院, 江西 南昌330013
3 中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室, 四川 成都610209
数字微镜器件（DMD）可以灵活高效地实现各阶Hadamard编码模板, 设计了一种基于DMD的光谱分辨率自适应的Hadamard变换成像光谱仪, 分析了仪器的结构和工作原理及实现光谱分辨率自适应的方法。 它可以根据目标景物和观测要求的不同而自适应地调整光谱成像的光谱分辨率, 从而在光谱准确度和数据计算量之间做出合理的折衷, 既满足了对目标分类识别的要求, 又提高了数据传输和处理的速度。
Hadamard变换 成像光谱仪 光谱分辨率自适应 Hadamard transform Spectral imager DMD DMD Adaptive spectral resolution 光谱学与光谱分析
2013, 33(7): 2006
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
在彩色视觉的应用中, 当检测目标背景拥有多种颜色时, 检测目标总是难以从复杂的背景的中区分出来。 选择合适的光源波段能够提高检测目标与背景的分辨力。 该文首先利用四块具有不同反射率的标准板, 将各表面的反射函数进行标定。 然后应用偏最小二乘法选择合适的光源波段间隔。 变量在投影方向的重要程度(VIP)得分作为波段间隔选择的挑选依据。 VIP得分＞1.0的波段视为有效的波段间隔。 最终选取三个波段间隔作为视觉系统的光源照明, 并进行了实验同时区分开实验图像的各表面并提高其分辨力。 实验结果验证了该方法的有效性。
彩色视觉 表面反射函数 偏最小二乘法 波段间隔 Color vision Reflectance function of surface Partial least squares method Wavelength intervals 光谱学与光谱分析
2011, 31(4): 1025
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室， 天津300072
设计并制作了一套基于发光二极管(LED)的具有多颜色特征的光源系统，分析了光源工作原理，进行了光学结构设计。应用MAX16807芯片和脉宽调制(PWM)技术设计专用驱动电路，实现了LED的恒流驱动和亮度数字调制。实验证明，该光源预热后的照度、主波长和色品坐标稳定，辐照均匀度达到90%以上，可以满足彩色视觉测量的需要并取得良好的图像效果。
彩色视觉测量 光源 光学设计 LED驱动 color vision measurement light source optical design LED drive
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室， 天津 300072
均匀的照明条件与光源良好的混色效果是彩色视觉的重要组成部分。基于发光二极管(LED)环形阵列与高漫反射率表面，研究了一种间接照明的均匀光源，建立了数学模拟算法。根据单个LED的朗伯体特性，讨论了LED环形阵列在半球形内表面上的辐照分布。半球形内表面是高漫反射率表面，可近似看作朗伯表面，将光均匀地反射到检测平面上。通过半球形内表面的双向反射分布函数(BRDF)，仿真了检测平面的照度均匀性。并通过实验证实了该照明方式与数学模拟算法的正确性。实验所得的多波段LED阵列混光图像效果良好，光照均匀度95.5%满足彩色视觉测量的需要。证实了该方法设计均匀照明光源的有效性。
机器视觉 彩色视觉 均匀方法 间接方法 漫反射表面
