在复杂环境中执行任务已经成为旋翼无人机发展的必然趋势。为了让旋翼无人机在复杂环境中高效、安全地执行任务, 学者们对旋翼无人机的双目视觉避障技术展开了广泛的研究。为了解旋翼无人机的双目视觉自主避障技术的现状及发展趋势, 首先,介绍了双目视觉避障系统的构成, 分析各技术在双目视觉避障系统中的作用; 然后, 重点介绍双目视觉避障技术中常用的相机标定方法、立体匹配算法和避障算法, 总结了各自的优缺点, 并阐述最新发展; 最后, 对双目视觉避障技术的发展方向进行了展望。
旋翼无人机 相机标定方法 立体匹配算法 避障算法 综述 rotorcraft UAV camera calibration method stereo matching algorithm obstacle avoidance algorithm review
强激光与粒子束
2023, 35(6): 065002
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 先进固体激光工业和信息化部重点实验室，江苏 南京 210094
提出了一种测量渐进多焦点镜片屈光度的方法，可用于精确测量大量程的单焦点镜片和渐进多焦点镜片的屈光度。基于泰伯干涉仪法研究镜片屈光度的测量原理，推导出最优屈光度测量公式，针对-8~8 D范围量程设计了泰伯干涉仪的主要参数，主要参数分别为光栅周期、光栅夹角、光栅间距。构建了移相式泰伯干涉仪测量系统，采用基于靶面坐标系和光栅坐标系的标定方法，并使用五步移相算法对莫尔条纹进行求解。对多种屈光度和渐进多焦点镜片进行多次实验测量，数据结果表明其测量误差优于0.1%。
测量 渐进多焦点镜片屈光度 最优测量公式 主要参数 标定方法 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1312001
江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
腔增强吸收光谱技术具有实验装置相对简单、灵敏度高、环境适应性强等特点, 是高灵敏吸收光谱技术的重要分支之一, 在其应用过程中, 腔镜反射率是影响其测量准确性的重要因素。 利用2.0 μm可调谐二极管激光器作为光源搭建了一套腔增强吸收光谱测量系统, 使用两片反射率为99.9%的高反镜作为腔镜, 以CO2气体在5 001.49 cm-1处的吸收谱线作为研究目标, 对两种简单实用的腔镜反射率标定方法进行了对比研究。 第一种标定方法利用已知程长多通池作为参考池, 通过测量谐振腔和多通参考池的输出吸收信号, 比较二者的吸收率推导出腔增强系统中的有效吸收路径, 然后通过镜片反射率和有效吸收路径的关系对腔镜反射率进行标定; 第二种标定方法根据理想气体状态方程得到气体分子数密度, 并结合数据库中的谱线线强值, 实现了对腔镜反射率进行标定。 结果表明, 方法一中积分腔与参考池测得信号的积分吸收面积之比为10.5, 经过多次测量并计算得到积分腔的有效吸收路径与镜片的反射率分别为302.65 m和99.85%, 得到大气中CO2气体的浓度为0.037 3%, 与实际大气CO2的含量相符合, 验证了此方法的准确性; 该方法的优点是不受样品浓度影响, 但因引入新的参考池, 需要两池中气体的压强和温度都保持一致, 此方法适用于开放式的腔体结构。 方法二中测得大气中CO2分子位于5 001.49 cm-1处吸收光谱, 并结合大气中CO2气体的分子数密度N为9.099×1015 molecule·cm-3, Hitran数据库中该条谱线线强为3.902×10-22 cm·molecule-1, 计算得到镜片反射率约为99.84%; 此方法优点是结构相较前一种方法更简单, 但需要已知被测气体的分子数密度, 因此在配置气体的过程中浓度、压力的误差会影响腔镜反射率的标定。 由此可见两种镜片标定方法均可精确实现对腔镜反射率的标定, 根据两种方法的特点, 在实际应用中可选取相应适合的方法作为参考。
光谱学 腔增强吸收光谱 腔镜反射率 标定方法 Spectroscopy Cavity enhanced absorption spectroscopy Mirror reflectivity Calibration method 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2945
相机标定是成像和计算机视觉的基础,也是传感和视觉检测的前提。相机将空间物体的三维特征点以二维形式呈现在成像平面,相机标定通过空间三维特征点与对应二维图像点确定相机的各个参数,包括内部光学特性参数的标定和相机在三维空间坐标系中位姿的标定。在简述面阵相机工作原理的基础上,对面阵相机标定模型、标定方法以及大视场相机快速标定方法进行了综述,然后讨论了相机应用领域以及标定技术的最新进展,最后展望了相机标定未来的研究方向。
探测器 相机标定 成像模型 传统标定方法 自标定方法 大视场标定 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2400001
1 长春理工大学,吉林 长春 130022
2 中国计量科学研究院, 北京 100029
建立了基于FTIR光谱测量系统光谱响应度的非线性标定模型,并基于三段式高温黑体辐射源对FTIR光谱测量系统进行了光谱响应度标定实验研究。三段式高温黑体温度覆盖600~950℃温区、光谱范围覆盖3~14 μm。与传统的分段线性标定模型进行了比对,结果表明:基于非线性标定获得的光谱辐射亮度与理论光谱辐射亮度平均偏差优于0.04%,而分段线性标定的平均偏差在0.93%水平,两者具有较好的一致性,非线性标定方法的精度比分段线性标定方法的精度提高了一个数量级。
FTIR光谱仪 标定方法 黑体辐射 光谱响应度 非线性 FTIR spectrometer calibration method blackbody radiation spectral responsivity nonlinear
1 天津工业大学 机械工程学院, 天津 300387
2 天津市现代机电装备重点实验室, 天津300387
3 天津市中环电子计算机有限公司, 天津 300190
针对目前移动机器人对环境地图构建精度低的问题, 分别提出了激光雷达测距、测角的标定方法。通过误差传播定律分析引起激光雷达的测距误差因素, 可知激光雷达测距误差主要是由回波强度和测量距离引起的, 推导出测距误差修正模型。通过分析激光雷达测角误差因素, 针对机械扫描轴与几何旋转中心偏心引起的误差, 提出了一种三角形标定方法, 建立测角误差修正模型。根据激光雷达测距、测角误差修正模型修改移动机器人坐标转换系统。实验结果表明, 测距标定使平面障碍物数据纵坐标差值的标准差提高了30%~60%, 接近物体真实几何特征; 测角标定方法使障碍物数据的重合效果提高了30%, 标定方法提高了移动机器人地图构建的精度。
激光雷达 标定方法 回波强度 修正模型 LiDAR calibration method echo intensity correction model 红外与激光工程
2019, 48(6): 0630002
国防科技大学 前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
在陆用组合导航领域, 激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响, 文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数, 文中首先推导了该测速仪的速度误差模型, 在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明: 文中提出的标定方法是有效的, 误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。
激光多普勒测速仪 Janus配置 标定方法 Kalman滤波 组合导航系统 laser Doppler velocimeter Janus configuration calibration method Kalman filtering integrated navigation system 红外与激光工程
2019, 48(4): 0417003
国防科技大学前沿交叉学科学院， 湖南 长沙 410073
为了抑制车辆颠簸及载重变化对一维激光多普勒测速仪的影响，设计了一种二维激光多普勒测速仪。针对其使用过程中的误差参数，提出了一种差分全球定位系统辅助的Kalman滤波标定方法，并设计了车载组合导航实验验证了该方法的有效性。由补偿后的二维激光多普勒测速仪与陀螺数据航迹推算的最大水平位置和最大高度的误差分别为5.5 m和0.36 m。结果表明，该标定方法是有效的，补偿后的二维激光多普勒测速仪能大大提高导航的水平定位精度，且能给出高精度的高度信息。
测量 二维激光多普勒测速仪 标定方法 Kalman滤波 组合导航系统 航迹推算
浙江大学 热能工程研究所-能源清洁利用国家重点实验室, 杭州 310027
传统彩虹测量技术标定复杂、精度可重复性差且难以适应密闭空间。一种基于多彩虹谱线自标定方法, 可省去原有的标定系统装置, 将标定过程内化于对彩虹信号的处理, 以水为例的测量偏差仅为0.13%。将该技术应用于混合喷雾液滴组分浓度测量中, 探究并优化了参与混合的两种液体组分的方案。实验采用60%乙醇-水混合喷雾, 原位测量了混合喷雾场多点组分浓度, 测量结果差别可以控制在0.5%以内, 表明该方法技术在相关领域的应用潜力。
全场彩虹测量技术 组分浓度 混合喷雾 自标定方法 global rainbow measurement technology component concentration mixing spray self-calibration method
