提出一种用于声波方向检测的弱反射光纤布拉格光栅(WFBG)分布式传感器,并进行了实验验证。将两个相邻WFBG间的分布式传感光纤用于检测声波振动信号。两段传感光纤解调的信号相位差对应于声波到达的时间差,再由时间差计算得到声波方向。一段长50 m的传感光纤环放置于振动液柱内,测得其平均声压灵敏度为-155.10 dB(re rad/μPa);两段50 m的传感光纤分布放置在木地板上用于接收正弦声波,探测方向的均方根误差为1.35°。理论推导和实验结果表明,这种分布式传感器能够实现对声波方向的检测,与传统基底缠绕光纤结构相比尺寸超细,有望搭载在水下无人航行器上,实现对水下发声目标的探测。

针对三维纤维微观结构方向检测的不足,提出一种基于facet模型的三维纤维方向检测方法。该方法将三维纤维方向检测转换为二维平面检测,能够降低计算的复杂度,通过facet模型实现了不同直径纤维方向的精确检测,模型窗口尺寸略大于纤维直径时能达到最优结果。实验结果表明,所提方法可快速准确地获取不同直径的三维纤维方向数据,优于现有的典型算法。

随着我国交通服务行业的发展, 火车票票面信息的自动化识别已经成为提升铁路服务效率的重要手段, 针对票面信息识别系统中获取火车票方向不一致的问题, 本文提出了一种基于特征区域聚类下Radon变换的方向检测算法。首先, 算法通过k均值聚类对火车票图像进行聚类分块, 消除复杂背景的干扰, 提取到火车票信息区域; 然后, 通过数字形态学闭运算结合图像块操作保留能够反映火车票位置信息的图像方向特征区域; 最后, 利用改进的Radon变换检测出火车票的倾斜角度。实验结果表明: 该算法的矫正正确率为97.8%, 矫正的时间为16.79 s; 该算法能够消除图像复杂背景、方向特征区域领域像素点对方向检测的干扰, 能够对全角度任意方向的火车票图像进行方向检测, 具有较高的实用价值。

用白光干涉检测(WLI)法检测微结构表面形貌时, 其光滑结构面和边角数据很容易丢失, 因此本文提出了自适应方向WLI检测法。该方法分别沿着每个微斜面法向进行自适应方向检测, 评价分析其面形、特征轮廓和特征点的加工精度。首先, 采用#3000金刚石砂轮微细尖端在Si表面加工出高度为50 μm、宽度为56 μm且光滑的微锥塔结构。然后, 利用四次检测点云对微磨削表面进行拼接与重建。最后, 分析面形误差、特征轮廓误差和特征点误差。实验显示: 自适应方向WLI检测可以重构出完整的微锥塔结构表面, 微磨削的面形误差为5.3 μm, 表明该微磨削技术可以确保微锥塔结构光滑Si表面的加工精度。但是, 对微锥塔结构表面特征轮廓误差及特征点误差的评价表明, 特征轮廓误差高达7.7 μm, 而特征点误差约为15 μm, 约为面形误差的3倍。分析认为这些误差是由微金刚石砂轮V形尖端磨钝及微磨粒钝化造成的。

为了修正关节测试平台中由圆光栅安装偏心所产生的测量误差，建立了圆光栅偏心测角误差补偿模型并对安装偏心检测方法进行研究。首先，根据圆光栅测角与偏心参数间的几何关系，推导出圆光栅测量误差补偿模型。然后，描述了采用双读数头对比接收正弦信号间相位差,检测偏心参数的方法和原理； 通过合成信号的李萨茹图形，检测出关节测试平台内圆光栅的偏心距及偏心方向。最后，根据所推导的偏心测角误差补偿公式对测试系统进行修正。对比实验结果表明：修正后的圆光栅测角精度大幅提高，测量精度提高了近5倍，满足关节测试平台的测量精度要求。

扇形滤波器在图像的方向检测中是非常重要的.本文基于极傅里叶变换和一个楔形滤波器,设计出具有任意方向的二维扇形滤波器.首先，楔形滤波器被变换到极傅里叶域，再利用极傅里叶变换的旋转特性，楔形滤波器可以通过将其极傅里叶变换沿着水平方向进行移动来实现旋转,得到一系列具有任意方向导向的扇形滤波器，它们能够检测图像中所包含的任意方向信息.由于整个设计过程不涉及二维优化，因此所提出的设计方法具有设计简单的优点.为了验证扇形滤波器的方向敏感性，将所设计的扇形滤波器应用于图像的纹理方向检测,结果表明，具有任意方向的扇形滤波器在图像纹理方向检测中具有很大的潜能.

分析了在人眼视线方向检测中普尔钦斑的成像机理，探讨了普尔钦斑的位置与眼球转动角度间的变化关系，发现普尔钦斑的位置随着眼球的转动而基本呈线性变化的规律。提出了仅利用普尔钦斑的偏移量来检测视线方向的新方法。该方法只需在拍摄得到的眼睛图像中寻找灰度特征明显的普尔钦斑即可准确判断出使用者的视线方向。实验证明，该方法简单有效，所需要的运算量小，可提高视线方向的检测速度和精度，能进一步简化检测装置。