为了准确分割货车制动梁, 实现货车运行故障图像动态检测系统(TFDS)的故障自动识别, 提出了灰度投影、离散小波变换和自适应分割相结合, 利用灰度分布特征与位置相关性实现分割的方法。计算图像的垂直灰度投影, 采用离散小波变换分析投影曲线, 选择表示制动梁边缘的特征点, 拟合其中心线。结合制动梁先验信息, 将投影区域旋转相应角度并计算灰度投影, 设置自适应阈值选择曲线上的特征波峰, 实现不同角度制动梁的分割。实验结果表明, 制动梁分割准确率为99%, 处理一幅图像的平均时间21.7ms, 可以准确地分割不同曝光条件下的图像, 为后续的故障检测提供有力的保障。

为实现快速、高精度的定位圆形标记点, 提出了一种圆形标记点的识别与定位算法。在相机成像时, 圆形标记点经过透视投影变换后, 形态类似椭圆, 用拟合椭圆的方法获取椭圆的圆心。快速获取椭圆的粗边缘点, 利用高斯分布特征获取亚像素边缘点, 对边缘点进行优化后利用最小二乘法拟合椭圆, 可以得到最为精确的圆心坐标。实验证明, 该算法用时约0.005s, 椭圆圆心的位置精度在0.05pixel以内, 具有很好的实用性。

利用空间匹配滤波的原理, 提出了一种用于1∶N识别的光电混合匹配滤波相关器。利用计算机提前制作二值匹配滤波器, 用计算机和FPGA直接计算识别所需要的功率谱, 然后利用2f系统完成傅里叶变换, 从而完成1∶N识别。从理论上对图像识别原理进行了分析, 并用计算机仿真的方法加以验证, 仿真结果表明, 相关器输出锐的相关峰, 具有很好的识别能力。

多层马氏链图像分割算法在纹理碎片化阶段基于颜色信息实现聚类, 用于聚类的特征只包含颜色以及颜色之间的关系, 导致最终的分割结果对颜色过度敏感。针对此问题提出基于纹理基元的纹理碎片化聚类方法, 将颜色与灰度分布相结合构造为纹理基元, 面向纹理基元的聚类分割使碎片结果稳定, 避免了因光照等因素导致纹理的误分割。实验证明, 改进后的算法分割精度有明显的提高, 对于遥感图像分割来说, 纹理分割结果的稳定性更高。

为了了解在抛光过程中抛光盘位置对光学元件面形的影响, 对一种双轴式平面研磨抛光运动过程进行了分析。从Preston方程出发, 推导了去除函数的表达式, 研究了抛光盘的摆幅及偏心距离对元件的去除量分布的影响。通过定量计算得知, 在加工转速不变的情况下, 增大抛光盘的摆幅, 元件不同圆周上的去除量也不同。增大偏心距, 元件的去除量增大, 不论抛光盘相对元件的位置如何改变, 回转中心的去除量总是最大。

为了仿真光刻中接触孔掩模的衍射, 建立了严格的三维(3D)掩模模型。采用法向矢量法(NV)改善了接触孔掩模耦合波方程的收敛性。利用S矩阵求解线性方程组避免了数值不稳定问题。对于双吸收层衰减相移接触孔掩模, 当有效的截断级次达到1225级以上时, (0, 0)级次能得到更好的收敛结果。当有效的截断级次分别为1225级, 1369级, 1521级及1681级时, 衍射效率分别为23.64%, 23.67%, 23.63%及23.66%。利用建立的模型, 研究了偏振态随着掩模、入射光参数的变化关系。当线宽小于25nm时, 掩模主要透过TM偏振光。

对传统光电码盘测速的原理进行了介绍, 分析其精度较低的原因, 提出了基于激光自混合干涉技术的一种激光高精度码盘传感器, 并设计了数据采集系统。对自混合干涉的基本理论进行了阐述, 分析了基于条纹计数法激光测速的原理, 并搭建了基于条纹计数法的激光测速模型用于代替传统的光电码盘测速。实验研究了激光自混合输出与被测物体位移之间的关系, 实验结果表明基于激光自混合干涉技术的激光码盘在测量精度上比传统光电码盘有很大提高, 并且结构简单, 适用范围广。

介绍了一种桥梁拉索表面损伤缺陷的分布式视觉检测系统。系统以DSP (Digital Signal Processor) 芯片TMS320DM642(简称DM642)为核心处理器, 协同控制辅助机械装置, 实现拉索表面缺陷检测。提出并采用改进的中值滤波对CCD采集到的拉索表面图像进行图像预处理, 采用改进的Sobel边缘检测算法对缺陷进行边缘检测; 对分割后的缺陷目标进行决策判别, 实现桥梁拉索表面缺陷的智能检测。实验结果表明, 系统可检测出桥梁拉索表面损伤面积大于1cm2的缺陷, 处理速度达到了5cm/s, 满足了快速有效的检测要求。

锥体棱镜的设计要求一般为α≤5″, N= 0.25, ΔN=0.2, 是一种加工难度大, 测量精度要求高的棱镜。采用对立方体加工形成锥体棱镜的制造方法, 应用激光干涉测量技术对加工过程中的直角误差Δ90°、棱镜的出射光与入射光的偏离角误差α进行测量与控制, 是一种既能满足设计指标要求又能满足大批量生产要求的加工方法。该加工方法适合于入射面圆直径在Φ50mm～Ф80mm的锥体棱镜。

为利用低成本UTP双绞线实现高清VGA模拟视频信号的远距离传输, 完成了VGA模拟差分信号的远距离传输系统的设计及实现。在发送端, 通过差分驱动芯片AD8147对信号进行驱动; 在接收端, 采用差分接收和均衡器AD8123芯片对信号进行均衡和补偿, 恢复原始视频信号。实验证明, 该系统可以在CAT-5e类UTP双绞线上实现最大距离300m、720P分辨率的高清VGA模拟视频信号的远距离传输, 传输后的视频图像清晰、色彩饱满。

车牌定位是车牌识别系统需要解决的首要问题。基于FPGA的硬件特点, 提出了一种简单、有效的车牌定位算法。在车牌区域图像的预处理阶段, 提出了一种新的基于色彩分量的灰度化方法, 该方法不仅可以消除小型民用车车牌图片的背景和车身信息, 还可以较好的保留车牌区域信息, 从而降低定位难度, 简化定位步骤, 提高小型民用车车牌定位的效率。并设计了一种实时车牌定位模块的软核IP, 该IP Core通过了代码覆盖率和功能覆盖率的测试。实际工程项目测试表明, 该IP Core定位准确、反应速度快。

基于双目视差原理, 提出了一种新型的周视悬浮裸眼立体显示系统。采用菲涅尔透镜和单向散射屏实现了观察范围的纵向拓展, 形成的三维图像可周视观看, 有悬浮感且可触摸。对系统中采用的定向屏、旋转光阑、条状出瞳, 以及投影机的投影距离进行了分析和设计。经过实验验证, 立体图像合像舒适, 显示效果明显。

研究了斜率和曲率混合型区域波前重构算法, 提出了通过减小重构方程的截断误差来提高波前重构精度。利用泰勒展开推导了波前值、波前斜率和曲率值三者间的数学关系, 得到了截断误差为相邻两波前测量点间距五次方的重构方程。将该方程用于波前重构中, 提出了一种新的斜率和曲率混合型波前重构算法。通过重构仿真对比了该混合型算法与现有混合型算法的波前重构误差。结果表明, 在忽略测量噪声的情况下, 提出的算法将相对重构误差降低了约两个数量级; 在考虑测量噪声的情况下, 提出的算法在对高阶像差的重构时, 具有更小的相对重构误差。提出的高阶截断误差的混合型波前重构算法较现有的混合型算法需要的计算量更小, 更利于实时波前重构。

Mean-Shift算法是一种基于颜色信息的有效跟踪算法, 当背景中存在相似颜色信息干扰时会导致目标跟踪丢失。针对手势识别中的肤色干扰问题, 提出了一种改进的基于肤色约束的Kalman滤波和Mean-Shift融合KSMS(Kalman Skin Mean-Shift)跟踪算法。利用Kalman滤波的预测功能, 对搜索窗口提前进行预测, 从而提高跟踪的准确性。实验结果表明, 算法准确可靠, 在大面积肤色信息干扰时具有良好的鲁棒性。

针对复杂背景中低照度伪装目标检测难度大的问题, 基于中国颜色体系建立了lαβ颜色空间的l分量数据表, 通过外场偏振检测实验, 测试了伪装目标在一天中偏振信息的变化情况, 并研究了此分量表征偏振信息和反映偏振检测能力的问题。实验结果表明, 利用建立的l分量数据表, 在低照度条件下l分量的灰度(偏振度)级分辨率较L*分量高, 虽然在灰度图中目标与背景对比度较低不易识别目标, 但在偏振图中不仅目标与背景的对比度明显提高, 而且对阴影目标检测能力较强, 计算结果与人眼观察结果一致。

为提高局部图像拟合(LIF)模型对初始轮廓的鲁棒性, 提出了一种新的融合图像全局和局部信息的活动轮廓模型(LIF_GI模型)。针对灰度均匀图像, 利用图像的全局均值构建了全局图像拟合(GIF)模型, 结合GIF模型和LIF模型的优势, 通过构造新的图像拟合函数构建了LIF_GI模型。为避免对水平集函数进行繁琐的重新初始化操作, 使用反应扩散(RD)方法实现水平集演化。实验表明, 所构建的GIF模型在灰度均匀图像上能够获得满意的分割结果,且容许灵活的轮廓初始化。在分割灰度不均匀图像时, LIF_GI模型有效地降低了LIF模型对初始轮廓的敏感性, 与LIF模型相比, LIF_GI模型又表现出迭代次数少、检测速度快的优势。

用传输矩阵法研究了在不同入射角时对称缺陷复合光子晶体［D(AB)mD］2结构s偏振和p偏振的光传输特性。计算结果表明: 对称缺陷复合光子晶体［D(AB)mD］2结构中的禁带出现两个完全共振透射峰。随着入射角的增大, s光和p光的带隙中心和透射峰都向高频方向移动, s光的带宽增大, p光的带宽减小, 但带隙中心始终相同。通过微小地改变入射角可改变透射峰的频率和偏振态。此结果为该结构实现双通道方位开关和偏振器提供了理论依据, 也为拓宽该结构带隙和得到所需要的偏振光提供了理论基础。

提出了一种基于双CCD的滚转角测量方法。测量系统包括两部分: 移动部分由通过连接杆连接的两个CCD组成, 连接杆固接在被测物上; 固定部分包括光源、光开关和两个光学准直器, 可以得到两路分别以一定角度相交入射到两个CCD上的准直光束。被测物发生滚转变化时, 两CCD也同步变化, 通过投射在其上的两个光斑位置变化, 可求解出滚转角变化。MATLAB仿真证明被测物的各平动变化对滚转角测量无影响, 在200″范围内的俯仰和偏摆变化, 引起的滚转角测量误差不超过1″。搭建了滚转角测量实验系统,并与HP5529A双频激光干涉仪测量结果进行比对。测量结果表明, 在1000″的测量范围内, 系统滚转角测量偏差最大不超过1.5″。