针对结构三维振动同步测量问题,提出一种基于组合特征图案的单目视觉三维振动测量方法。组合特征图案由圆形图案和正弦条纹图案组成并喷涂或粘贴于待测结构表面,采用单目相机对该组合特征图案进行连续成像。运用图像重心算法提取圆形特征的重心坐标,求出结构平行于成像平面的二维振动信息,再运用能量重心频谱校正算法提取中心位置正弦条纹的密度信息,据此求出垂直于成像平面的振动信息,从而实现结构三维振动的同步测量。通过模拟仿真分析了图像噪声、成像分辨率、图案动态特征提取算法对测量性能的影响。对悬臂梁在脉冲激励下的空间自由振动进行实验测量,并与Hough变换圆检测算法的提取信号进行对比,结果表明该方法能够对结构三维振动位移信息进行高精度的同步测量。

在移动空间光通信中, 激光光斑中心的快速捕获至关重要, 传统灰度重心算法很难满足高速移动空间光通信的捕获要求。针对传统灰度重心算法提出了一种优化方案, 在计算光斑中心前加入了滤波去噪、自适应二值化阈值处理, 可有效提高系统抗干扰特性; 经过粗识别光斑中心位置, 选框重心计算, 提高了检测光斑中心的速度和精确度。实验证明: 所提改进算法与传统灰度重心算法在测量精度和运算速度上进行对比, 改进算法的运算速度比传统灰度重心算法提高了一个数量级, 同时抗干扰能力更强。

构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546 nm至1 558 nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源, 来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度, 加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电极电流共同调谐的办法, 实现了在12 nm范围内半导体激光器波长分辨率高达1 pm的准连续波长扫描.利用重心算法提高光纤光栅中心波长的解调精确度和稳定性,并对解调过程进行模拟.解调系统的波长分辨率优于1 pm, 精确度接近2 pm.整个光纤布拉格光栅温度传感系统在1 550 nm附近实现了0.1℃的温度分辨率.

为了能够对铁轨的平直度参量进行精确测量,设计了一种基于自准直原理的嵌入式激光测量系统,其检测系统主要由图像采集和传输模块、图像处理和数据处理模块及激光测距模块组成,系统将接收的光斑图像通过一系列图像处理后,将距离参量和图像参量带入自准直算法中,求得铁轨平直度偏移量,并能够保证其测量精度在0.3mm。结果表明,该系统可以在一定程度上代替传统的轨道测量方法,使得测量过程更加简便、精确。