武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北 武汉 430081
针对目前焊缝外观检测实时性差、精度低等问题，提出一种基于光学低相干的焊缝外观特征检测方法。利用光学低相干测量原理获取焊缝外观的三维坐标信息，并利用滤波算法提取出焊缝三维轮廓；基于焊缝轮廓线的特征，提出采用DBGBCA算法对点集进行分类，以确定拟合区间；利用RANSAC算法进行直线拟合后，精确调整多项式拟合区间和拟合阶数进行曲线拟合；基于直线拟合和曲线拟合确定特征点，得到焊缝外观参数。试验结果表明，所提方法可使检测结果精确到0.004 mm，满足工业生产要求。
焊缝外观检测 光学低相干 RANSAC算法 多项式拟合 weld appearance inspection optical low coherence RANSAC algorithm polynomial fitting
1 武汉科技大学 冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉 430081
针对目前常用配准算法不能满足生产制造行业中高精度工艺要求的问题，本文基于三维点云提出一种改进三维形状上下文（3DSC）点云配准的有效解决方案。首先，通过改进的降采样方式设定阈值采集轮廓点云，对采集的点云依次进行三维网格划分形成形状上下文。然后，进行改进的3DSC初始配准，进而采用迭代最近点（ICP）精确配准，实现了源点云与目标点云之间的旋转平移变换。为验证改进算法的有效性，采用FPFH-ICP、PFH-ICP、传统3DSC和本文改进算法进行配准实验对比。实验结果表明，对于bunny点云和flowerpot点云，本文改进算法精度分别可达2.253 55e-05 m和9.969 02e-06 m，明显优于其他算法的配准精度。与传统3DSC配准算法相比，改进的3DSC配准算法可节省75%~85%的配准时间。改进的3DSC点云配准方法有利于提高配准精度且能优化配准时间，提高了配准效率。
点云配准 三维形状上下文 迭代最近点 三维视觉 point cloud registration 3D shape context iterative closest point 3D vision
武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430081
针对传统方法在室内场景目标检测中存在检测精度低、检测速度慢等问题，提出一种改进的YOLOv4算法模型。构建室内场景目标检测数据集，使用K-means++聚类算法优化先验框参数，提高先验框与目标的匹配度；调整原始YOLOv4的网络结构，将跨阶段局部网络结构融入模型颈部网络中，消除在特征融合阶段梯度反向传播导致的梯度信息冗余现象，提高对室内目标的检测能力；引入深度可分离卷积模块，取代模型中原有的3×3卷积层，减少模型参数，提升检测速度。实验结果表明，改进后的YOLOv4算法在室内场景目标检测数据集上的平均精度达83.0%，检测速度达72.1 frame/s，较原始YOLOv4算法，分别提高了3.2个百分点和6 frame/s，同时模型规模缩小了36.3%，优于目前其他基于深度学习的室内场景目标检测算法。
目标检测 室内场景 YOLOv4 跨阶段局部网络 深度可分离卷积 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815003
武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430081
针对自动驾驶领域中的道路标线提取问题，本文结合道路结构特征和点云回波强度信息，提出了一种道路标线提取方法。首先，采用布料模拟滤波算法获取地面点云；其次，使用基于法向量的区域生长法提取路面点云；然后，采用反距离加权插值法将路面点云投影成强度特征图像，并将其分割成多个子图像，利用最大类间方差将子图像分为纯块和杂块，根据纯块与原始图像灰度均值的相对大小来确定纯块的分割阈值，根据最大类间方差算法确定杂块的分割阈值；最后，经阈值分割、形态学滤波去噪、点云反投影后得到道路标线点云。实际道路的验证结果表明，所提方法的召回率达到92.8%，准确率达到96.8%，综合评价指标达到94.8%，能提取比较完整的道路标线。
遥感 道路标线提取 移动激光扫描 强度特征图像 动态阈值分割
武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430081
铁路轨道的局部变形直接影响火车的高速安全行驶。为实现铁路轨道的自动化巡查，提出一种从车载激光点云中提取轨面与枕木的方法。首先，利用基于高程约束的欧氏聚类对原始点云数据进行预处理，得到路基区域；然后，对路基区域进行网格划分，并对每个网格内的点云进行高程判断，从而提取出轨面点云；最后，利用枕木与砟石的几何形态差异，设计出一种面向轨道点云的动态阈值分割方法，以提取枕木点云。对多个路段的铁路轨道进行实验，结果表明，本文方法仅利用点云坐标信息就能实现不同区域的轨面与枕木的自动检测，平均提取质量分别达到97.8%和93.6%，验证了本文方法的可行性与有效性。
遥感 轨道检测 激光扫描 欧氏聚类 高程差异 动态阈值分割
1 中国农业大学理学院应用物理系, 北京 100083
2 中国科学院半导体研究所集成光电子国家重点实验室, 北京 100083
研究了碳杂质对p-GaN的补偿作用。采用金属有机化学气相沉积法生长GaN∶Mg材料,实验发现,当生长温度从1000 ℃提高到1050 ℃时,p-GaN的电阻率减小,空穴浓度增大。通过光致发光测试,发现随着生长温度的升高,尽管p-GaN的电阻率减小,但是Mg杂质的自补偿效应增强。进一步结合二次离子质谱测试,发现高温生长的p-GaN材料中碳杂质浓度更低,碳杂质在p-GaN中可能形成施主,从而补偿受主,增大p-GaN的电阻率。因此,在p-GaN中,碳杂质补偿相对于Mg杂质自补偿具有更重要的作用,抑制碳杂质对p型掺杂p-GaN非常重要。
材料 p-GaN 补偿作用 碳杂质 二次离子质谱 中国激光
2021, 48(13): 1303001
