国家自然科学基金(51175377)
- 作品数：8 被引量：14H指数：3
- 相关作者：宋乐房丰洲张姗姗张雄范阳更多>>
- 相关机构：天津大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金天津市自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术生物学一般工业技术更多>>
- 仿生复眼式全景探测及跟踪策略被引量：1
- 2013年
- 为解决传统相机不能在全景范围内快速连续跟踪运动物体的弊端,提出一种仿生复眼式全景探测思想,以及配套的跟踪策略。在硬件方面,采用多个子眼相机进行全景实时探测,中心采用一个大孔径主眼相机,并且将其安装于云台之上,通过云台控制器进行精确定位。在软件方面,采用自动加窗采集的思想,对于运动区域的图像进行多层窗口采集,非运动区域则减少窗口层数,然后用高斯运动模型算法对采集的图像进行处理。此外,在重叠区采用的是仿生复眼的侧抑制的检测方法,从而得到比较清晰的运动目标轮廓。按照本文软硬件设计思想,搭建实际实验装置,并进行重复性实验。由于实时探测特点,本文方法结合加窗采集和侧抑制算法相结合的思想,相比传统相机的跟踪效果,在视场和灵敏度上得到了很大的提高。
- 罗超赵美蓉王东曹克雄
- 关键词：背景差分侧抑制
- 一种用于高速三维跟踪的小型可开窗复眼系统被引量：4
- 2014年
- 为了实现对近景目标的高速三维跟踪,设计了一种小型仿生复眼系统,并将其与可开窗相机相结合。介绍了系统的结构与设计原则,提出了一种适用于多孔径系统的跟踪与探测策略。利用卡尔曼滤波器对图像传感器进行多路并行开窗,从而克服视场与空间分辨率对跟踪速度的制约,在较低代价的前提下实现了高速三维跟踪。采用蔡氏两步法对7子眼复眼镜头进行了统一标定,并建立了归一化多目探测模型,在实时跟踪的基础上实现了三维信息获取。为了验证系统的高速三维跟踪效果,在3 000f/s的帧频下,对一个以10r/s的角速度做匀速圆周运动的目标进行了实时跟踪,并重构出目标在距相机150mm处的三维运动轨迹。实验结果表明,系统能够有效实现对高速运动目标的实时跟踪与三维粗定位。分析了影响系统三维探测精度的因素以及提高精度的方法,为用于全景高速三维探测的复眼跟踪系统的研制奠定了基础。
- 张姗姗宋乐张雄房丰洲
- 关键词：复眼开窗卡尔曼滤波
- 仿生复眼系统标定及测量方法研究被引量：3
- 2014年
- 为了实现对近景目标物的三维测量,研制了一种小型仿生复眼系统。介绍了该复眼系统的结构及其参数设计原则,并对该系统采用的标定、三维测量等算法进行研究。首先根据复眼成像特点搭建了标定和测量平台,并分别使用张正友的方法、直接线性变换法、Tsai式两步法三种摄像机标定方法对复眼的中心子眼进行标定,通过比较实验结果发现Tsai式标定方法精度更高,更适用于本复眼系统的标定。然后针对边缘子眼光轴与图像传感器不垂直问题,提出了一种新的图像畸变数学模型,有效的提高了边缘子眼的标定精度。最后建立了多子眼三维探测模型,并探索了多子眼成像对复眼相机测量精度的影响,认为三子眼可获得比双子眼更高的精度和稳定性。实验结果表明,在距离复眼相机150?260 mm范围内,该复眼探测系统的三维测量相对误差在2%左右,在满足仪器小型化的同时能基本实现近景三维测量。
- 张雄宋乐张姗姗房丰洲
- 关键词：复眼
- 大视场自由曲面复眼设计研究
- 2014年
- 在大视场小体积的人造复眼结构中,倾斜的边缘子眼成像时存在较大的轴外像差。提出一种复眼结构,利用光线在子眼中的折转与自由曲面矫正像差,提高了边缘子眼的成像质量,进而增大了复眼结构的视场角。设计出5组子眼对180°视场成像,每组对应特定的视场范围。利用光学仿真软件CodeV对5组子眼分别做了光学仿真,得到了各组子眼的像差曲线,光学传递函数MTF曲线。结果表明,在整个180°视场范围内,频率为100 lp/mm时,MTF值均大于0.2,畸变在30%以内,复眼具有良好的成像质量。
- 范阳张红霞宋乐贾大功
- 关键词：大视场复眼自由曲面
- 小型化活塞式黏度在线测量方法
- 2012年
- 针对井下输油管道内原油黏度的在线测量问题,提出了一种小型化活塞式黏度测量方法.采用永磁活塞,在小型测量腔内的被测液体中,被线圈电磁力驱动而进行直线式往复运动;搭配专用电路系统及传感模块,基于电磁感应效应,通过检测叠加在线圈驱动电压中的电磁感应信号,获取活塞的往复运行时间,从而推算液体黏度.黏度测头主要由壳体、线圈和永磁活塞构成,结构简单,易于实现小型化;电路模块主要由线圈控制电路、感应信号检测电路及通信部分组成,结合上位机处理程序,可实现感应信号的高精度采集、处理及测量.通过实验研究,分析了驱动信号周期与系统稳定性之间的关系,并进行了测量系统标定,建立了"黏度-时间"数学模型.最终,通过与高精度黏度计测量结果进行比对,验证了该测量方法的有效性.
- 宋乐郑叶龙赵美蓉林玉池
- 关键词：黏度线圈电磁感应小型化
- 基于微透镜阵列的光学成像系统设计与应用的研究
- 光学系统作为人类视觉的延伸，在图像识别、天文观测、医疗仪器、武器制导等方面起着不可或缺的作用。随着人类科技水平的不断发展，对光学系统的体积、集成度、视场和精确度的要求也愈来愈高，采用传统透镜的单孔径光学系统受衍射极限、自...
- 庞阔
- 关键词：微透镜阵列超精密加工光学成像系统
- 仿生复眼系统制造与应用研究进展被引量：4
- 2015年
- 仿生复眼视觉系统具有体积小、重量轻、视场角大、动态灵敏度高、可测速等特性,在机器人探测和微型飞行器系统等领域有广泛应用,引起国内外学者高度关注.本文概述国内外仿生复眼制造最新研究进展;并根据其原理特性不同,简要介绍近几年仿生复眼典型应用的研究进展,为该领域进一步研究与开发提供有效参考.
- 房丰洲张皓洋宋乐庞阔张越
- 关键词：微透镜阵列超精密加工
- 波前编码中立方相位板的装配及加工误差对成像性能的影响被引量：2
- 2015年
- 在波前编码技术中,通过立方相位板的光学调制和后续图像处理,扩展了系统景深.其中系统的光学调制过程,可以用广义光瞳函数描述.系统的广义光瞳函数描述了光通过立方相位板后相位的变化过程.立方相位板是波前编码技术的关键器件,装配及加工误差直接影响系统的成像性能.本文通过推导不同误差情况下的广义光曈函数,得到了立方相位板装配及加工误差对点扩散函数(PSF)和调制传递函数(MTF)的变化规律.评估这些规律,得到了装配和加工误差对系统成像性能的变化规律,为装配和加工过程提供了基本的指导.文中分析了不同装配误差和加工误差对于系统性能的影响,其中围绕Z轴的装配误差和加工中振动引起的正弦形状误差对于MTF的影响最大.因此,在装配和加工中应尽量避免围绕Z轴的装配误差和正弦形状误差,正弦形状误差的PV值应保持在0.5μm之内.
- 张效栋张林刘现磊姜丽丽
- 关键词：波前编码
- 多层曲面仿生复眼成像系统的设计被引量：1
- 2013年
- 针对单层曲面仿生复眼的子眼数目多,难以加工以及所能达到的视场角较小的问题,提出一种多层曲面仿生复眼结构。经过计算与分析得到,当边缘子眼与中心子眼的光轴夹角为66.8°,子眼的视场角为74.5°时,利用7个子眼通道可实现仿生复眼系统180°范围内无盲区的成像,减少了多个子眼复杂的加工过程。对单个子眼通道进行优化设计,使其成像质量满足使用要求。实验表明,该多层曲面仿生复眼结构能实现180°视场的成像,且无成像盲区。
- 邹成刚张红霞宋乐范阳张以谟
- 关键词：微透镜阵列光学设计光线追迹
