1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 陕西应用物理化学研究所，陕西 西安 710061
三维发射层析技术跨越了传统二维层析技术中的“切片”过程，将被测区域作为一个整体进行重建，投影方向及位置不局限在同一水平面内，可以解决实际燃烧场测试中探测器位置受限以及装配误差等问题，对燃烧场的三维成像及测试具有重要意义。针对已有三维发射层析技术中权重矩阵的计算存在数据量大、精度和效率低等问题，在三维空间相机成像投影数学模型的基础上，提出了一种基于线性插值原理的三维权重矩阵计算方法，并结合代数迭代算法实现层析重建。通过数值模拟验证了算法精度，建立了多相机发射层析系统并对燃烧火焰进行三维层析重建。研究结果对提高层析重建精度和效率具有重要的参考价值。
层析重建技术 权重矩阵 线性插值 相机成像模型 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 3788/LOP202259
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 新加坡南洋理工大学计算机科学与工程学院, 新加坡 639798
在基于相机的众多应用场合中,对相机内外参数与镜头畸变参数的标定是关键环节,确定其标定过程的简易操作及标定结果的精度至关重要。与面阵相机相比,线阵相机的标定过程较为复杂。介绍了适合线阵相机的成像几何模型和镜头畸变模型,总结了线阵相机标定的一般流程,归纳分析了文献中基于静态成像和动态扫描成像的标定方法,并对其特点作出了简要评价。
成像系统 标定 线阵相机 相机成像模型 镜头畸变模型 非线性优化 交比不变性
江南大学 智能控制研究所，江苏 无锡 214122
为了提高二维视觉测量的精度，本文提出了一种嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节的新方法(面积法)。该方法将立体成像原理与数字图像处理结合，采用Harris 算子与空间矩结合提取特征点亚像素坐标，利用海伦公式计算特定区域的面积，再根据相机镜头与被测物相对倾斜时特定区域的面积变化规律，准确的判断光轴与物面垂直度。实验证明，该方法操作简单，稳定性好，实用性强，能够很好的提高二维视觉测量的精度。该方法已应用在嵌入式机器视觉工业现场。
光轴垂直度 计算机视觉 亚像素 相机成像 optical axis verticality computer vision sub-pixel camera imaging
1 南京航空航天大学航空宇航学院, 江苏 南京 210016
2 东南大学工程力学系, 江苏 南京 210096
基于三维位移测量手段在工程技术领域的必要性和重要性,开展了基于单摄像机和数字图像相关的三维位移测试方法研究。基于图像位移场矢量中心和斜率与面内和离面位移的分别对应关系,采用Savitzky-Golay (SG)微分滤波器分离图像位移子区内的常数项与一次项,可实现物体三维位移分量的有效分离。以针孔摄像机成像模型为基础,开展了相应的数值模拟实验及悬臂梁端部受载的实验,发展了与三维线性变形对应的散斑图模拟方法,验证了基于二阶位移模式的牛顿-拉夫森迭代法的精度和适用性。数值模拟与实验结果均验证了三维位移测试方法用于实现物体三维位移重构的可行性和优越性。
光学测量 针孔摄像机成像模型 数字图像相关 二阶位移模式 牛顿-拉夫森迭代法
1 南京航空航天大学航空宇航学院, 江苏 南京 210016
2 东南大学工程力学系, 江苏 南京 210096
3 新加坡国立大学机械系, 新加坡 119260
基于三维位移测量在工程技术领域的必要性和重要性,开展了单摄像机和数字图像相关相结合的三维刚体位移测试方法的研究。基于图像位移场矢量中心和斜率与面内和离面位移的分别对应关系,采用最小二乘拟合法分离图像位移场的常量项与一次项,据此,可实现物体三维位移分量的有效分离。以针孔摄像机成像模型为基础,开展了数值模拟及硅片平移实验,发展了与三维刚体位移对应的散斑图模拟方法,验证了基于仿射变换的相关迭代法的精度和适用性。数值模拟与实验结果验证了数字图像相关方法用于实现物体三维刚体位移重构的可行性和优越性,最大测量误差为5%。
光学计量 针孔摄像机成像模型 数字图像相关 基于仿射变换的相关迭代法 三维刚体位移重构 散斑图模拟
