摘要：为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测,检测效率低下以及检测成本高昂的现状,对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统,针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法,针对不同缺陷的尺寸分布差异,引入渐进特征金字塔重构颈部网络,提升模型的多尺度特征融合能力;为减少蜗杆非缺陷位置对检测结果的干扰,引入注意力机制进一步加强模型的缺陷关注能力;最后改进回归损失函数为SIOU,在网络训练中加入考虑标注框和预测框的方向,进一步提升网络的检测精度。通过对比消融实验证明了上述改进的有效性。在参数量下降20.7%的情况下,文本所提出的算法相较于YOLOv7算法精度提升了3.3%;和YOLOR,YOLOv5m等多种算法相比,本算法的检测性能最优,基本满足蜗杆表面缺陷自动化检测需求。

摘要：动态光散射技术在微米与亚微米级颗粒系粒径分析领域中具有广泛应用,但缺乏非球形颗粒系粒径分布(PSD)的反演模型和算法,限制了其在生物医疗等领域中的应用。基于机器学习方法,设计了基于广义回归神经网络(GRNN)的PSD反演模型和算法,可应用于多角度动态光散射法的粒径分析场景中。以生物医疗领域中的双凹圆饼形和椭球形血红细胞作为典型的非球形颗粒物模型,通过仿真实验测试了所设计的算法。实验结果表明,与传统的正则化Tikhonov算法相比,所设计的反演算法粒径分析准确性更好且耗时更短。对多角度动态光散射法中的散射角度数量进行了仿真实验。结果表明,仅使用2个散射角度处获得的数据依然能实现非球形颗粒系粒径分布的准确反演。

摘要：现有的光谱共焦色散物镜存在测量量程小的问题,在工业检测中的应用受到较大的限制。针对这一问题,采用四片球面透镜设计了一种大量程的色散物镜,在500~700 nm波段内,测量量程达到9.962 mm。在大色差的情况下对球差进行了优化,并利用设计的色散物镜搭建了光谱共焦位移测量系统,开展了性能评估实验。实验结果表明,系统实现了10 mm的测量范围,测量标准差为0.5μm,平均绝对误差为0.6μm。另外,对不同材料的样品进行了测量,结果表明,系统对不同材料样品具有一定的适应性。该设计实现了较大的测量范围,可以满足各类复杂对象的工业检测需求。

摘要：光谱共焦显微成像(CCM)技术基于色差共焦原理,利用不同波长的焦点位置不同实现深度测量,并使用共聚焦设置滤除离焦光以及杂散光从而提高信噪比。首先,介绍CCM的基本原理以及不同扫描方案。然后,对CCM的发展历程进行梳理,并阐述CCM的国内外研究进展。针对光学设计、信号产生模型、光谱数据处理、减小串扰等关键问题,对相关的研究方案进行了总结。凭借无损检测、高分辨率、高信噪比、层析成像等诸多优势,CCM技术在生物医学、工业检测等领域得到广泛应用。

摘要：为了使船舶能够更加准确地入港和避免发生碰撞,提出了一种辅助船舶入港的发光二极管(LED)导航系统。该系统采用不同闪烁频率的3种颜色灯光对目标水域进行分区,使照射区域内的船舶可以通过灯光的颜色和频率来准确判定其位置和方向,进而辅助船舶快速准确地驶向目的地。为了实现该导航系统,设计了一种大功率LED的发射光学系统,通过矩形集光器和线性菲涅耳透镜使LED的出射光束为矩形;同时设计了控制光源闪烁的电路控制系统,通过单片机、数模转换器和放大电路实现对光源闪烁频率的调制,并根据设计的系统制作出样机,在木兰湖进行验证实验。实验结果表明:制作的光学系统样机与设计仿真结果吻合,出射光束在水平方向上的发散角为6°;所设计的导航系统利用颜色对目标水域分区,从而对区域内的船舶进行导航。

摘要：为研究具备不同偏振特性的目标对水下主动偏振成像系统分辨率的影响,设计了一套基于LED辅助照明的偏振成像实验系统。该系统在LED光源和成像设备前加入高偏振消光比的偏振光学元件,并使用两种不同表面偏振特性的目标,实现对水下环境的成像系统的特征图像获取。再利用倾斜刃边法处理实验图像,提取调制传递函数(MTF)。通过比较不同实验环境下,正交偏振成像和偏振差分成像的MTF值,得出偏振技术有助于抑制水下主动成像系统的前向散射光,提高系统整体分辨率的结论。针对不同性质的目标,应使用恰当的处理方式来获得高分辨率的图像。同时,该结论对线偏振和圆偏振照明条件皆适用。

摘要：水下成像的成像质量受到激光功率和接收器灵敏度的制约,现有的量子成像方式在自由空间中能够获得较传统成像距离更远、清晰度更高的探测图像。结合自由空间中量子成像方式与水体自身特点,提出了赝热光二维二阶关联的反射式水下量子成像方法,通过选取水下成像系统的典型参量进行模拟计算,重构了物体的光强起伏图像,设计并实现了成像实验。实验结果与数值仿真一致,表明可以利用二阶光强度关联的量子成像方式重现水下物体的二维图像。

摘要：本文提出了一种可用于相位式激光测距仪的全数字检相系统设计方案。通过对传统扩角检相方法的二次运用,在硬件上结合单片机控制,能对混频后产生的中低频测量信号与参考信号自动完成初始极性判别、大小角度判断、多次测量平均、信号采集处理等功能,并且具有精度高(理论检相误差仅几万分之一)、速度快、体积小、稳定性好的特点,可以作为一个独立模块实现芯片集成,在小型智能化激光测距系统中有着广泛的应用空间。

摘要：从地铁隧道三维点云数据中分割出物体的点云是自动化检测地铁隧道病害及重建地铁隧道三维模型的关键步骤。由于某自动化检测系统的结构特点,使用其采集的三维点云数据计算点云法线向量和曲率时准确度不高,导致一些常用的三维点云分割算法,比如一种改进的区域生长分割法不适用于该检测系统采集的点云数据。为了分割某自动化检测系统采集的三维点云数据,设计并实现了一种基于密度聚类的分割算法。这种算法避免使用不准确的法线向量和曲率,克服了某自动化检测系统的缺点,并用实际三维点云数据对比了区域生长分割法和基于密度聚类分割算法的分割结果。

摘要：针对海底电缆、水下管道等水下线状目标的自动光电探测需求,基于距离选通成像探测方法,构造实验系统在实验船池环境下对水下线状目标进行探测实验,根据图像特征,采用了结合中值滤波、对比度拉伸和小波去噪的图像预处理方法改善图像质量,采用改进型Canny边缘检测算法识别线状目标边界,采用改进型RANSAC算法对水下线状目标进行曲线拟合。实验结果表明本文提出的方法可在5倍水下衰减长度内,有效用于二次曲线状目标检测,算法稳定可靠,可适用于任意形状的水下线状目标光电探测应用。