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| 1 | 高反光表面三维形貌测量技术显示文摘陶瓷、古文物以及金属工件等高反光物体表面的三维形貌测量在各个领域有大量的需求和应用。由于表面反射率变化范围较大以及相机灰度范围有限等问题,传统的条纹投影方法不能正确地测量高反光表面的三维形貌。综述了高反光表面三维形貌测量技术的国内外研究现状、应用领域和未来发展方向。首先,根据所采用原理和测量方法的不同,将现有的高动态范围三维形貌测量技术分为下述六类进行详细的介绍:多重曝光法、投影图案强度法、偏振滤光片法、颜色不变量法、光度立体技术以及其他技术。然后,详细的比较了各种技术的优缺点并归纳其适应性分析。最后,总结了高反光表面三维形貌测量技术的应用领域并展望了该技术的未来研究方向。基于文中综述的内容,使用者可根据不同的应用需求和测量条件选择相应的最佳三维测量方法,进而更精确的重建高反光表面的三维形貌。 | 张宗华 于瑾 高楠 孟召宗 | 2020 | 红外与激光工程2020，49，3： | 23 |
| 2 | 锂电池极片轧机轧辊表面缺陷检测与识别显示文摘为了能准确的对锂电池极片轧机轧辐表面的缺陷类型做出检测,提出了一种基于图像处理的轧辐表面缺陷检测与识别方法。首先,针对轧辐表面缺陷进行了类别划分,并设计了相应的轧辐表面质量检测系统,实现图像的收集与提取;然后针对收集的轧辐表面图片,利用前景提取和图像增强实现初步的预处理;最后利用特征提取与特征归类的方法对经过预处理的图像进行缺陷归类。通过对40组轧辐缺陷样本进行试验测试,结果表明,轧辐表面缺陷检测的准确度达到90%,证明了该方法的精度和有效性,该方法能够有效鉴别轧辐表面的缺陷类型,对锂电池极片轧辐的维护有着指导作用。 | 肖艳军 齐浩 周围 彭凯 孟召宗 张雪辉 | 2019 | 电子测量与仪器学报2019，31，10： | 9 |
| 3 | 基于强度信息的激光雷达和相机空间位姿标定方法显示文摘激光雷达和相机融合系统可感知环境的几何尺寸和颜色信息,在多个领域中得到了广泛应用。为了准确融合两种信息,提出了一种基于自然特征点的激光雷达和相机外部参数标定方法。首先,在激光雷达自校正的基础上,利用激光雷达数据的强度信息对点云以中心投影的方式生成灰度图。然后,通过尺度不变特征变换算法对投影生成的灰度图和相机图像进行特征点提取和匹配。最后,以同名特征点得到的信息建立标定数学模型,并进行数据优化,标定出三维激光雷达系统和相机系统的外部参数。实验结果表明,该方法计算的点云到图像像素点的重投影误差为2.3 pixel,验证了该位姿标定方法的有效性和准确性。 | 宋文松 张宗华 高楠 孟召宗 | 2022 | 激光与光电子学进展2022，59，2： | 8 |
| 4 | 三灰度编码相位展开方法条纹投影轮廓术显示文摘为了通过减少条纹投影轮廓术所需投影和采集的条纹图像数量,提高三维测量速度,提出了一种用于条纹投影轮廓术的三灰度编码相位展开方法。投影仪投射5幅条纹图像到被测物体表面,包括三幅正弦相移条纹图像和两幅三灰度编码图像,由相机采集经物体表面调制的变形条纹图。通过相机采集到的三幅变形正弦相移条纹图像计算包裹相位。通过相机采集的三灰度编码图像,经过空间灰度平均、灰度三值化、灰色伪码去除后得到三灰度编码值,在获得编码值后利用编码值的空间邻域信息进行解码后得到展开相位级次,对包裹相位进行相位展开。将由对准误差导致的错误相位点去除后得到最终的展开相位。最后,通过系统标定得到的标定系数和最终的展开相位得到被测物体表面的三维形貌。实验结果表明,与最佳三条纹结合四步相移方法相比,该方法在测量精度相当的情况下,测量速度提升了2.4倍。本文所提方法在不牺牲测量精度的同时,提高了三维形貌测量的效率,对复杂形面的快速测量具有实际应用价值。 | 张昂 孙亚琴 高楠 孟召宗 张宗华 | 2022 | 光学精密工程2022，30，5： | 4 |
| 5 | 多光通道条纹投影系统误差测量与补偿显示文摘基于相位计算的多通道三维测量技术由于同时使用多个光通道,通道间串扰和色差、镜头畸变以及器件非线性响应等多种误差耦合在一起,影响测量效果和检测精度.针对该问题,从采集图像的误差类型出发,将误差分为图像像素亮度与实际亮度之间的光强误差和图像像素空间分布的位置偏差,以此分别构建了光强误差关系和位置偏差关系并对检测系统进行定量测量.最后提出一种系统误差补偿方法,利用建立的误差关系修正了采集图像光强亮度和像素位置偏差,同时补偿了上述误差对测量结果的影响.实验结果表明,利用本文提出的误差补偿方法对标准台阶进行多通道三维形貌测量,测量误差从0.678 mm减小到0.031 mm,该方法对此类系统的高精度三维测量具有实用价值. | 温豪 孟召宗 高楠 张宗华 | 2020 | 光子学报2020，49，7： | 3 |
| 6 | 基于ChArUco平板的多目相机标定显示文摘针对有限或无重叠视场的多目相机系统,提出一种基于ChArUco(chess augmented reality university of cordoba)平板的多相机标定方法。采用ChArUco平板进行相机标定;基于双目重投影误差进行全局优化,为无重叠视场的相机间进行位姿传递提供精度保证;最后通过空间点重建进行性能测试。实验结果表明在点间距25 cm范围内平均测量误差为0.11%。 | 赵子良 张宗华 高楠 孟召宗 | 2021 | 应用光学2021，42，5： | 3 |
| 7 | 双视角三维测量系统同时标定方法显示文摘针对现有标定方法在相机无公共视场情况下的局限性,本文提出使用双平面标定板对双相机进行同时标定的方法。通过推导两个相机与两个标定板间的坐标变换,将待标定相机与参考相机的相对位姿关系的求解转换为较为成熟的手眼标定方程求解。通过实验验证:该方法可实现双相机的同时标定,且方法的绝对误差不超过0.089 mm,较为可靠;在双视角三维测量系统中,与相位-深度的累积误差不超过0.116 mm,可为进一步的数据融合提供可靠的初值。此外,由于本方法灵活方便,可适用于多视角三维测量系统的同时标定。 | 赵涵卓 高楠 孟召宗 张宗华 | 2021 | 光电工程2021，48，3： | 3 |
| 8 | 基于模块化设计的测控电路实训平台应用研究显示文摘在现有的测控电路学科教学基础上,为提高学生自己设计电路的能力,考虑到实用方便的需求,建立一套模块化并且导线连接方式为接插式的测控电路综合实训平台。教学实践表明,该测控电路综合实训平台的建立,在很大程度上促进了学生对测控电路相关知识的理解和学习,增强学生的学习兴趣,提高学习效率,为测控电路学科的实践教学提供了新的学习方法,既弥补了常用PCB电路板功能过于单一的缺点,也弥补了操作不便的不足。 | 周围 甘凯 肖艳军 孟召宗 刘伟玲 | 2020 | 科技视界2020，，3： | 2 |
| 9 | 透射显示双屏偏折系统中透明屏折射误差补偿方法显示文摘透射显示双屏偏折系统解决了传统方法无法测量非连续镜面三维形貌的难题,其使用透明显示屏,既增大了测量视场又减小了系统结构的复杂性。但透明显示屏的折射效应会导致三维测量结果产生误差。在分析透射显示双屏系统中折射光路的基础上,提出一种透明显示屏折射误差补偿方法。首先分析透射显示双屏系统测量原理及折射误差产生原因。在参数标定过程中,从相位角度对透明显示屏引入的折射误差进行补偿。在所研制的测量系统上验证所提出的折射误差补偿方法。实验结果表明,该方法消除了折射效应带来的误差,提高了镜面物体三维形貌测量的精度。 | 王月霞 张宗华 高楠 孟召宗 | 2022 | 光学学报2022，42，5： | 2 |
| 10 | 激光雷达与相机融合标定技术研究进展显示文摘单传感器存在采集数据信息不完整的缺点,比如激光雷达缺乏纹理色彩信息,相机缺乏深度信息。激光雷达和相机数据融合可实现传感器之间信息互补,感知空间精准的彩色三维数据,被广泛应用于自动驾驶、移动机器人等领域。针对现阶段激光雷达和相机外参标定文献多、杂、乱等问题,文中系统地梳理了校准流程和归纳了校准方法。首先介绍了激光雷达和相机单传感器内参标定的原理和方法,并建立数学模型概述它们外参的标定原理。然后将现有标定方法从基于标靶、基于无标靶、基于运动和基于深度学习四个方向综述归纳,并分析每种标定方法的特点。最后总结全文,并指出提升标定精度基础上实现自动化和智能化的校准方案是未来标定趋势。 | 王世强 孟召宗 高楠 张宗华 | 2023 | 红外与激光工程2023，52，8： | 1 |
| 11 | 牌坊式短应力极片轧机动态分析与研究显示文摘针对极片轧机牌坊应力线过长,导致极片轧机整体结构稳定性差、轧制精度低的问题,研发出一套牌坊式短应力极片轧机。首先理论对比分析闭口式极片轧机牌坊结构与短应力极片轧机牌坊结构在应力线上的主要差别;通过构建牌坊式短应力极片轧机的三自由度度垂直振动动力学系统,得出其各阶固有频率,对两种极片轧机结构进行动态数值模拟,并且单独提取牌坊作为研究对象,对比分析两种牌坊结构产生的变形与应力变化分别在90%与20%;最后,通过牌坊式短应力极片轧机振动测试平台,对轧机牌坊进行振动特征信号的提取。结果表明,短应力线极片轧机在结构的稳定性上比闭口式的轧机结构有着明显的优势,为提高电池极片的生产精度提供了保障。 | 肖艳军 孔轩 孟召宗 周围 刘伟玲 | 2019 | 电子测量与仪器学报2019，31，9： | 1 |
| 12 | 飞行参数实时采集系统的设计与实现显示文摘为了准确获取实时的飞行参数,提出了一种以FPGA为核心的多路数据采集系统设计。描述了系统硬件设计,通过VerilogHDL语言设计有限状态机完成流水采样以及FPGA与DSP数据通信,并用Modelsim对各设计模块进行仿真。实验证明这种设计方法简化了系统的硬件电路复杂性,使整个采集系统具有灵活高效的特点。 | 刘鑫 李成贵 孟召宗 | 2010 | 电光与控制2010，17，4： | 1 |
| 13 | 基于U-Net网络的结构光三维测量术显示文摘结构光条纹投影是广泛应用的一种三维测量技术。虽然该技术经过几十年的研究和发展,但如何从单幅图像中快速获取物体三维形貌仍然是没有得到很好解决的难题之一。近几年,深度学习方法广泛应用于计算机视觉和图像处理领域。提出一种基于U-Net网络的结构光三维测量方法。该方法直接从单个变形条纹图中获取物体表面的深度信息,实现三维形貌的快速测量。仿真和实际实验数据证明了所提方法的有效性。由于仅从一幅变形条纹中计算得到三维数据,所提方法可应用于动态物体三维面形的测量。 | 张子超 张宗华 高楠 孟召宗 | 2021 | 激光与光电子学进展2021，58，20： | 1 |
| 14 | 基于IMU的3D扫描仪倾角标定方法显示文摘3D扫描仪以精度高、速度快、自动处理、稳定性好等优势在场景三维重建、智能制造、自动驾驶、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。目前3D扫描仪设备多是安装在三脚架上,容易因为地面不平使得扫描仪的转轴和重力方向产生夹角,最终导致拍摄出的全景图和点云倾斜,成为影响三维重建精度的关键难题。针对该问题,提出一种借助惯性测量单元标定3D扫描仪倾角的方法。该方法利用惯性测量单元输出的加速度信息,通过一个面阵相机建立惯性测量单元和3D扫描仪的联系,将惯性测量单元的加速度信息转到扫描仪的转轴上。利用该信息计算出扫描仪转轴与重力方向的夹角,并将该倾角补偿到生成的全景图和点云中,校正倾斜模型。通过实验对校正前后计算的角度进行对比,实验结果证明倾角测量误差可以控制在0.5°以内。并且经过标定后,精度至少提升20%,验证了整个标定方法的可靠性和准确性。 | 习绍杰 张宗华 高楠 孟召宗 | 2022 | 应用光学2022，43，2： | 1 |
| 15 | 复合表面形貌测量中通道串扰和色差消除方法显示文摘为实现漫反射表面和镜面复合表面的快速测量,基于条纹投影和条纹反射的复合表面测量系统通过相机的多颜色通道快速获得绝对相位。针对复合表面形貌测量中相机、投影仪、显示屏所引入颜色通道间的串扰和色差,研究了基于矩阵的串扰消除方法和绝对相位对应像素偏差的色差消除方法。基于串扰矩阵,分别建立投影仪和显示屏的串扰矩阵,完成颜色通道间的串扰消除。通过彩色正交条纹获得各颜色通道水平和竖直方向的绝对相位,建立颜色通道间相位差和像素偏差之间的关系,实现每一像素点的像素偏差校正,消除色差的影响。实验结果证明,所提色差和串扰消除方法使复合台阶的测量均方根误差从0.479 mm降至0.030 mm,提高了测量效率和测量精度。 | 刘硕 张宗华 高楠 孟召宗 高峰 | 2023 | 光电工程2023，50，4： | 0 |
| 16 | 基于曲面类型与深度学习融合的三维掌纹识别技术显示文摘传统的2维掌纹识别在图像采集时容易受到干湿度、残影和压力等影响,使得其鲁棒性和准确性降低。为解决这些问题,3维掌纹识别技术应运而生。现有的3维掌纹身份认证技术需要将掌纹的特征提取与匹配识别分开进行,不仅延缓了识别时间,更增加了不同方法优化组合的难度。该文提出一种基于曲面类型(ST)与深度学习融合的3维掌纹识别方法。该方法利用ST图像表示3维掌纹特征,并将其作为卷积神经网络(CNN)的输入,实现网络的训练。测试图像可自行提取掌纹图像特征信息并在网络中直接完成识别。实验结果表明,该文方法在公开数据集上得到了99.43%的准确率和28 ms的识别时间,与传统3维掌纹识别方法相比均有提高,实现了3维掌纹的快速高精度识别。 | 张宗华 王晟贤 高楠 孟召宗 | 2022 | 电子与信息学报2022，44，4： | 0 |
| 17 | 融合曲面类型与迁移学习的三维掌纹识别方法显示文摘针对小样本三维掌纹数据集在利用深度学习方法进行识别的过程中发生的“过拟合”问题,提出一种融合曲面类型(ST)与迁移学习的三维掌纹识别方法。首先,对三维掌纹数据集进行二维化处理,利用ST图表征掌纹的三维信息。其次,对大样本数据集下已训练完成的卷积神经网络,将其浅层网络参数迁移至三维掌纹识别任务下,实现参数的共享。最后,对网络输入处理后的掌纹图像进行深层网络的训练与测试。实验结果表明:所设计网络在公开的数据集上得到了99.73%的识别率。因此,本文所提三维掌纹识别方法有较高的识别率。 | 王晟贤 张宗华 高楠 孟召宗 | 2022 | 传感器与微系统2022，41，12： | 0 |
| 18 | 直接相位测量偏折术中显示屏折射效应补偿方法显示文摘直接相位测量偏折术(Direct Phase Measuring Deflectometry,DPMD)解决了非连续镜面物体的测量问题,其通过数学模型直接建立了相位与深度之间的关系。在DPMD系统中,采用液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)显示具有高对比度的条纹图案,通过相机采集经被测镜面反射的变形条纹图像,但是LCD透明层的折射效应导致DPMD测量结果出现误差。因此,提出了一种补偿DPMD系统中显示屏折射效应的方法。先建立单层折射模型,并利用光线方程标定透明层厚度及折射率。然后利用系统几何关系标定折射角角度。最后基于标定好的参数计算偏移量,对系统的深度数据进行补偿。对一个镜面台阶和一个凹面镜进行了测量,结果表明,测试精度提高了30%。因此,该方法有效提高了偏折术的测量精度。 | 张泽雨 刘小红 张宗华 高楠 孟召宗 | 2020 | 激光与光电子学进展2020，57，19： | 0 |
| 19 | 频域分析的条纹投影技术相位解调方法研究进展显示文摘三维形貌测量技术中,解调相位是分析变形条纹图进而获取物体表面信息的关键步骤。相移法是一种非频域分析方法,需要三幅及以上条纹图,只适用于静态测量;而频域分析的相位解调方法,比如傅里叶变换、窗式傅里叶变换、小波变换以及希尔伯特黄变换,它们只需要一幅条纹图即可提取相位,更加易于操作,自动化程度更高,适用于动态情况的相位提取。文章介绍了几种相位解调方法的研究现状,深入分析了频域分析的相位解调方法的基本原理及其对相位的解调效果,最后总结了频域分析的相位解调方法的特点及对未来的展望。 | 高楠 张璨 孟召宗 张宗华 | 2023 | 光学技术2023，49，4： | 0 |
| 20 | 三叶罗茨动力机叶型优化设计及性能分析显示文摘针对现有三叶罗茨动力机叶型面积利用系数低,流量脉动和冲击噪声大的问题,利用啮合原理推导了型线的参数方程。根据罗茨动力机转子的运动规律与型线特性,提出了改进渐开线型三叶扭叶转子。对渐开线型和改进渐开线型三叶扭叶转子进行了速度场和压力场仿真分析。搭建了以罗茨动力机为核心设备的试验平台,并对改进渐开线型三叶扭叶转子进行了工作性能试验,发现改进渐开线型三叶扭叶转子输出功率、机械效率和容积效率均优于渐开线型转子。研究内容为后续罗茨动力机转子型线的研究提供了新思路及理论指导与依据。 | 肖艳军 高静 王敬 高楠 孟召宗 万峰 | 2019 | 电子测量与仪器学报2019，31，12： | 7 |
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