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基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪方法

中国激光 2024年第5期51卷 60-68页

作者：周洪星周晚林崔海华徐小伟王波南京航空航天大学机电学院江苏南京210000 中航西安飞机工业集团股份有限公司复合材料厂陕西西安710089

针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题,本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解,然后在分解的基础上通过全... 详细信息

针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题,本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解,然后在分解的基础上通过全变分滤波来抑制噪声,最终通过散斑抑制指数的变化自适应地判断滤波是否完成。通过仿真与实验对所提方法的有效性进行了验证。首先向仿真包裹相位图中添加噪声并采用所提方法进行噪声抑制,根据散斑抑制指数验证所提方法的可行性;然后对预制缺陷的复合材料试件进行检测,并采用所提方法进行噪声抑制;最后通过散斑抑制指数和相位展开结果对所提方法的滤波效果进行验证。结果表明:采用所提方法得到的散斑抑制指数相较于传统的正余弦全变分滤波方法约降低了10.7%,同时有效地保护了相位信息不被破坏。

关键词：测量融合滤波数字剪切散斑干涉术散斑图像噪声抑制

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基于多目标优化的高效视觉检测规划方法

光学学报 2024年第4期44卷 207-218页

作者：崔海华田龙飞王嘉瑞曲峻学杨锋郭俊刚南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089

针对批量化零件的自动化高效视觉检测需求,传统的先视点再路径的单独规划方法容易导致检测效率陷入局部最优。为此,本文提出一种视点与路径多目标整体规划方法,将视点和路径规划问题建模为一个组合优化问题进行多目标优化,旨在全局寻求... 详细信息

针对批量化零件的自动化高效视觉检测需求,传统的先视点再路径的单独规划方法容易导致检测效率陷入局部最优。为此,本文提出一种视点与路径多目标整体规划方法,将视点和路径规划问题建模为一个组合优化问题进行多目标优化,旨在全局寻求检测效率最优解。该方法基于表面曲率对视点进行自适应冗余采样,构造兼顾质量与多样性的采样视点集。针对视点覆盖率与检测时间成本两个优化目标,提出基于约束的非支配排序遗传算法(C-NSGA-Ⅱ)进行优化,快速得到满足最小覆盖率的全局最优解,从而实现视点与路径的整体规划,最小化检测时间成本。仿真实验结果表明,该方法相比于简化为单目标优化问题的整体规划方法,运算效率提升90%左右;与传统的单独规划方法相比,视觉检测时间成本有效缩短10.52%以上。最后通过机器人视觉检测应用验证了本文方法的有效性与优越性。

关键词：视点规划覆盖路径规划自动化视觉检测多目标规划非支配排序遗传算法

教材例题编排的“应然”与“实然”——三年级“设计调查表”的分析与优化

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中小学数学（小学版） 2024年第7期 16-17页

作者：崔海华江苏省启东市南苑小学 226200

近日,有机会参加了在江苏徐州举办的2023年度苏教版小学数学教材培训会活动,与会教师围绕课标(2022年版)理念,呈现的课堂教学令人耳目一新。尤其是“设计调查表”一课,使我对统计教学又有了新的认识,于是找来了教材开展移植教学,但在试... 详细信息

近日,有机会参加了在江苏徐州举办的2023年度苏教版小学数学教材培训会活动,与会教师围绕课标(2022年版)理念,呈现的课堂教学令人耳目一新。尤其是“设计调查表”一课,使我对统计教学又有了新的认识,于是找来了教材开展移植教学,但在试教中学生的一些课堂生成情况,使我对教材例题的编排产生了一些困惑。

关键词：课堂生成试教苏教版小学数学教材江苏徐州课堂教学统计教学教材例题例题编排

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面向飞机管线装配的多点精准虚实注册方法

光学学报 2024年第4期44卷 146-157页

作者：成昌志崔海华刘勇强王嘉瑞罗苑琪李鸣远李鹏程南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089

提出一种基于多点的虚实注册方法。首先,设计一种手持式靶标探针,根据飞机零部件上的典型特征设计了不同的探针测头,并采用单目相机对探针进行标定,标定出测头尖点相对靶标的位置。然后,在虚实注册过程中在三维模型上设置几个点,借助靶... 详细信息

提出一种基于多点的虚实注册方法。首先,设计一种手持式靶标探针,根据飞机零部件上的典型特征设计了不同的探针测头,并采用单目相机对探针进行标定,标定出测头尖点相对靶标的位置。然后,在虚实注册过程中在三维模型上设置几个点,借助靶标探针测量真实零件上对应的几个点,利用奇异值矩阵分解法,求解出增强现实设备虚实映射空间中三维模型到真实零件的刚体变换,根据此变换即可实现虚实配准。最后,选取3 m×1.4 m×0.5 m尺寸范围内的机翼为验证对象,采用所设计的靶标探针验证其虚实配准精度,并分析注册时点的数量与布局对虚实注册精度的影响。实验结果表明,所提方法可以实现大尺寸零部件整体较高的虚实配准精度。

关键词：测量飞机装配增强现实虚实配准探针标定多点注册

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基于多特征融合的增强现实跟踪定位方法研究

航空科学技术 2024年第9期 80-91页

作者：刘勇强贾保国田辉崔海华李鹏程曲峻学南京航空航天大学中航西安飞机工业集团股份有限公司

针对大范围场景下增强现实辅助飞机装配作业，增强现实设备的移动空间定位精度与鲁棒性直接影响到装配引导过程。基于该背景，本文提出了一种综合点、线特征和人工标志的多特征融合的增强现实的同步定位与地图构建(SLAM)跟踪定位方法。... 详细信息

针对大范围场景下增强现实辅助飞机装配作业，增强现实设备的移动空间定位精度与鲁棒性直接影响到装配引导过程。基于该背景，本文提出了一种综合点、线特征和人工标志的多特征融合的增强现实的同步定位与地图构建(SLAM)跟踪定位方法。首先，相邻两帧图像间检测人工标志同步提取和匹配点、线特征，采用人工标志计算恢复相机初始位姿，同时构建包含人工标志的初始地图；然后实时跟踪人工标志得到相机位姿初值，并通过相机观测到目标点的重投影误差求解最优相机位姿；即使相机跟踪丢失，也能够依靠场景中的人工标志信息辅助相机重定位；最后，通过地图中的人工标志约束信息提高回环矫正的准确率和减小空间定位的累积误差。在真实飞机装配场景和实验室环境下的测试结果表明，本文所提方法能有效提高SLAM定位精度和稳定性，使得移动场景下虚拟装配模型的虚实注册精度更高且鲁棒性更强。

关键词：增强现实位姿变换点线特征空间定位

基于深度学习初始位姿估计的机器人摄影测量视点规划

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自动化学报 2023年第11期49卷 2326-2337页

作者：姜涛崔海华程筱胜田威南京航空航天大学机电学院南京210016 宿迁学院机电工程学院宿迁223800

针对机器人摄影测量中离线规划受初始位姿标定影响的问题,提出融合初始位姿估计的机器人摄影测量系统视点规划方法.首先构建基于YOLO(You only look once)的深度学习网络估计被测对象3D包围盒,利用PNP(Perspective-N-point)算法快速求... 详细信息

针对机器人摄影测量中离线规划受初始位姿标定影响的问题,提出融合初始位姿估计的机器人摄影测量系统视点规划方法.首先构建基于YOLO(You only look once)的深度学习网络估计被测对象3D包围盒,利用PNP(Perspective-N-point)算法快速求解对象姿态;然后随机生成机器人无奇异无碰撞的视点,基于相机成像的2D-3D正逆性映射,根据深度原则计算每个视角下目标可见性矩阵;最后,引入熵权法,以最小化重建信息熵为目标建立优化模型,并基于旅行商问题(Travelling saleman problem,TSP)模型规划机器人路径.结果表明,利用深度学习估计的平移误差低于5 mm,角度误差低于2°.考虑熵权的视点规划方法提高了摄影测量质量,融合深度学习初始姿态的摄影测量系统提高了重建效率.利用本算法对典型零件进行摄影测量质量和效率的验证,均获得优异的位姿估计和重建效果.提出的算法适用于实际工程应用,尤其是快速稀疏摄影重建,促进了工业摄影测量速度与自动化程度提升.

关键词：摄影测量机器人深度学习视点规划可见性矩阵熵权法

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航空航天装配基准孔鲁棒性精确检测方法

光学学报 2023年第3期43卷 68-77页

作者：刘昊曈崔海华李鹏程刘峰李超南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 航天科工空间工程发展有限公司湖北武汉100854

提出了一种鲁棒性基准孔检测方法。通过显著性检测对图像进行预处理,获得显著图,利用Hough圆检测算法提取显著图中基准孔感兴趣区域;基于双阈值进行轮廓分割,并利用主成分分析提取基准孔像素级轮廓,然后使用Bazen方法提取基准孔亚像素轮... 详细信息

提出了一种鲁棒性基准孔检测方法。通过显著性检测对图像进行预处理,获得显著图,利用Hough圆检测算法提取显著图中基准孔感兴趣区域;基于双阈值进行轮廓分割,并利用主成分分析提取基准孔像素级轮廓,然后使用Bazen方法提取基准孔亚像素轮廓;基于随机采样一致性(RANSAC)原理实现基准孔高精度定位。实验结果表明,该算法的拟合精度高,对真实基准孔的定位误差为0.027 mm,检测性能优良,对于反光、刀具痕迹、光照不均匀、带倒角螺纹孔、内嵌轮廓、遮挡等情况下的基准孔检测仍具有很好的鲁棒性。

关键词：测量椭圆检测基准孔边缘检测

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金属发动机叶片微小缺陷超分辨图像重建方法

光学学报 2023年第2期43卷 45-57页

作者：葛鑫鑫崔海华徐振龙贺敏岐韩学志南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 西安航空动力股份有限公司陕西西安710021 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

针对金属发动机叶片细微缺陷边界对比度低、描述符不足等造成的检测困难问题,提出一种基于超分辨图像重建技术实现微小缺陷强化的方法。首先,为弥补固定分辨率常规图像量化能力不足的短板,设计基于光度立体的图像重建方法,在图像量化层... 详细信息

针对金属发动机叶片细微缺陷边界对比度低、描述符不足等造成的检测困难问题,提出一种基于超分辨图像重建技术实现微小缺陷强化的方法。首先,为弥补固定分辨率常规图像量化能力不足的短板,设计基于光度立体的图像重建方法,在图像量化层面实现了叶片表面高对比度法向贴图重建;然后,针对微小缺陷采样描述符不足的问题,通过真实叶片图像来构建多角度、多姿态的数据集,采用基于像素损失的Charbonnier损失来改进超分模型的损失函数,从而实现图像的高分辨率重建,强化采样分辨率,最终实现量化以及采集两个层面的微小缺陷超分辨增强;最后,使用传统的Canny算子识别叶片表面缺陷边界。实验结果表明,所提方法可以免疫二维歧义性,相较于传统方法,最高可提升金属叶片表面微小缺陷检出率达24.3%。

关键词：图像处理图像重建超分辨率光度立体表面形貌机器视觉

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基于小波变换的精密测量点云多尺度分解

光学精密工程 2023年第3期31卷 340-351页

作者：高凯元刘雷崔海华李鹏程刘晓旭刘林南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 北京航天计量测试技术研究所北京100076

为了减小多源跨尺度点云数据尺度与数据量上的差异,提出了一种基于小波变换的点云多尺度分解方法。对细节丰富的小尺度点云数据进行多尺度分解,以及尺度分解在跨尺度点云数据配准中的应用进行研究。首先,对小尺度点云进行栅格建模,建立... 详细信息

为了减小多源跨尺度点云数据尺度与数据量上的差异,提出了一种基于小波变换的点云多尺度分解方法。对细节丰富的小尺度点云数据进行多尺度分解,以及尺度分解在跨尺度点云数据配准中的应用进行研究。首先,对小尺度点云进行栅格建模,建立全局点云二值表达函数。根据离散小波变换理论,对栅格点云进行多次的三维小波分解,利用小波尺度函数的低通特性,保留低频信息来获取原始小尺度点云的近似尺度数据。然后,基于面维数和差体维数差表征与原始数据的相似度,确定有效的小波分解级数。最后,将各级分解得到的点云数据与大尺度点云数据进行精确配准,并将配准关系应用于原始点云,提高跨尺度点云的配准精度。实验结果表明:本文提出的多尺度分解方法能够对数据进行有效分解,应用于某航空发动机叶片多尺度测量中,将显微测量的局部气膜孔小尺度点云数据与整体叶片结构光数据配准,配准精度提升了61.36%。该分解方法应用于叶片边缘与栅格零件多尺度测量中,配准精度分别提升了48.59%,43.86%。所提的点云多尺度分解方法能够有效分解小尺度点云数据,大幅提升跨尺度数据的配准精度。

关键词：多尺度分解小波变换体维数面维数点云配准