基于机器视觉的目标位姿测量方法

1

作者 曹子旭 赵转哲 +3 位作者 刘永明 刘志博 鲁月林 倪佳佳 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2025年第1期1-3,53,共4页

针对现有机器视觉几何位姿测量技术精度的不足,提出了一种结合几何位姿及标定板位姿的机器视觉目标位姿测量方法。设计了一种以圆形和圆环为主体的平面标定板,专门用于物体位姿测量,可以有效提取标定板上的图像特征。采用RANSAC算法和... 针对现有机器视觉几何位姿测量技术精度的不足,提出了一种结合几何位姿及标定板位姿的机器视觉目标位姿测量方法。设计了一种以圆形和圆环为主体的平面标定板,专门用于物体位姿测量,可以有效提取标定板上的图像特征。采用RANSAC算法和椭圆拟合处理标定板上的数据,进一步提高特征点坐标提取的精度,最终实现物体位姿的高精度测量。实验结果表明,改进后的7×7标定板和21×21标定板的平均像素误差分别降低了24.03%和20.15%,利用该方法获得的相机标定像素误差明显低于传统的方法,实现了高精度的目标位姿测量。 展开更多

关键词 机器视觉 位姿测量 RANSAC算法 椭圆拟合

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智能科学与技术专业Python课程教学探索

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作者 鲁月林 史晨阳 +2 位作者 刘永明 赵转哲 刘志博 《科技风》 2024年第15期11-13,共3页

Python语言程序设计是智能科学与技术专业的编程基础课程,对该专业后续实践课程的实施具有重要作用。为了提升Python课程的质量,从专业对人才素质的需求角度出发,对Python课程教学提出了改进措施,包括提升教师编程技能与课程理解、建立... Python语言程序设计是智能科学与技术专业的编程基础课程,对该专业后续实践课程的实施具有重要作用。为了提升Python课程的质量,从专业对人才素质的需求角度出发,对Python课程教学提出了改进措施,包括提升教师编程技能与课程理解、建立层次分明的课堂教学体系、构建以学生为中心的实践教学体系以及建立Python课程与学科竞赛的链接。通过课程的不断改进,最终实现了课程教学质量的提升。 展开更多

关键词 PYTHON语言 智能科学与技术 教学方案 实践能力

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群智能算法在“机械优化设计”教学中的应用 被引量：2

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作者 赵转哲 刘永明 +2 位作者 张振 鲁月林 何慧娟 《梧州学院学报》 2021年第3期67-74,共8页

"机械优化设计"课程是机械类专业学生的一门重要基础课,目前存在着教师授课方法闭塞、单一、学生学习积极性不高等弊端,从而导致学习效果差、课程目标达成度低等问题。基于此,首先,将遗传算法、粒子群算法、混合蛙跳算法等群... "机械优化设计"课程是机械类专业学生的一门重要基础课,目前存在着教师授课方法闭塞、单一、学生学习积极性不高等弊端,从而导致学习效果差、课程目标达成度低等问题。基于此,首先,将遗传算法、粒子群算法、混合蛙跳算法等群智能优化算法引入到二级圆柱齿轮减速器的优化设计中,试验结果表明,群智能算法的求解结果优于传统的人工算法和复合型算法。其次,通过分析数据发现,群智能算法的求解结果需要进行圆整等技术处理才可以在工程实际中使用,因此,需要引导学生思考如何改进算法。最后,针对混合蛙跳算法,提出了相应的改进措施,使之能够适合混合变量类型(非单一的连续型变量)的工程优化问题。通过将人工智能算法引入课程作业的教学过程,扩大了学生的视野,有利于培养学生在解决复杂工程问题时的创新能力。 展开更多

关键词 群智能算法 减速器 机械优化设计 教学改革

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星载差分吸收光谱仪摆镜控制系统设计 被引量：3

4

作者 鲁月林 王煜 +5 位作者 司福祺 薛辉 陈军 江宇 刘晓磊 陈卓一 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期630-636,共7页

针对差分吸收光谱仪搭载于地球同步轨道卫星时对地成像的要求,设计了一种扫描摆镜转动控制系统。从摆镜控制结构设计、控制电路设计两个方面阐述了摆镜系统的方案。摆镜系统受载荷主控器控制,接收控制指令并回传当前摆镜位置状态,通过LM... 针对差分吸收光谱仪搭载于地球同步轨道卫星时对地成像的要求,设计了一种扫描摆镜转动控制系统。从摆镜控制结构设计、控制电路设计两个方面阐述了摆镜系统的方案。摆镜系统受载荷主控器控制,接收控制指令并回传当前摆镜位置状态,通过LMD18200驱动芯片进行功率输出,由步进电机和谐波减速器构成的驱动器驱动摆镜转动,编码器读取摆镜角度信息。给出了PWM(Pulse Width Modulation)波占空比的测定办法,并提出通过回转到成像起始点之前的方式,消除回程误差对成像区域步距不确定性的影响。实验结果表明该系统的步距角均值偏差小于1″,最大偏差小于5″,标准偏差小于2″。该光谱仪摆镜控制系统满足步距精度指标要求。 展开更多

关键词 差分吸收光谱仪 扫描摆镜 回程误差 步距精度

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静止轨道星载差分吸收光谱仪CCD成像系统设计 被引量：1

5

作者 鲁月林 王煜 +3 位作者 司福祺 周海金 常振 奚亮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期104-112,共9页

静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测,针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10min、高分辨率模式下探测周期小于1h的要求,进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器,设计成像... 静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测,针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10min、高分辨率模式下探测周期小于1h的要求,进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器,设计成像电路实现光谱图像信号的采集和上传.分析了帧叠加和像元合并对时间、空间分辨率的影响.结合帧转移CCD的特点设计了每个位置最后一帧读出时摆镜转动的成像方式,并合理设置了帧叠加数和像元合并数,达到优化成像周期的目的.1s曝光时间条件下,该CCD成像系统的高速、高分辨率模式探测周期分别为515s和3 315s,图像信噪比均大于1 000,污染物观测实验中未出现失帧或重复的现象.该CCD成像系统方案满足静止轨道星载差分吸收光谱仪的探测需求,为静止轨道环境监测仪器设计提供参考. 展开更多

关键词 遥感探测 成像光谱仪 光谱图像 面阵CCD 时序设计

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星载差分吸收光谱仪噪声分析及处理方法 被引量：5

6

作者 张泉 黄书华 +6 位作者 田禹泽 鲁月林 赵敏杰 周海金 赵欣 王煜 司福祺 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2976-2981,共6页

噪声对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪信噪比具有重大影响,其是衡量光谱仪成像质量和痕量气体反演能力的标准。为量化并去除光谱仪系统噪声从而提高信噪比,分析了光谱仪噪声来源并给出了相应噪声模型,在此基础上建立了光谱仪信噪比模... 噪声对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪信噪比具有重大影响,其是衡量光谱仪成像质量和痕量气体反演能力的标准。为量化并去除光谱仪系统噪声从而提高信噪比,分析了光谱仪噪声来源并给出了相应噪声模型,在此基础上建立了光谱仪信噪比模型。研究了入射光强度、积分时间和系统增益对系统信噪比的影响。通过光谱仪辐射定标试验数据对不同工作模式和不同参数与信噪比的关系进行了对比验证。并提出主要系统噪声的处理方法:利用线性拟合取截距法确定系统偏置噪声;在地面利用暗电流温度相关性获得温度修正因子实现载荷在轨暗电流校正;在探测器响应线性范围内利用两点校正法对PRNU噪声进行修正。结果表明:全幅成像模式下,可见1通道电子学偏置噪声响应DN值2 625,可见2通道电子学偏置噪声响应DN值2 763;暗电流噪声在CCD成像面温度高于0℃时占主要部分,温度下降至-20℃时其余噪声起主导作用,验证了CCD最佳制冷温度;光谱仪信噪比随着入射光响应和积分时间的增加而增大,系统增益不会影响信噪比;PRNU噪声通过校正得到明显改善,由3.32%下降到0.47%,提高了光谱仪成像质量。该噪声分析和处理方法对后期光谱数据的痕量气体反演提供帮助。 展开更多

关键词 CCD 暗电流噪声 成像光谱仪 PRNU 信噪比

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便携式星载光谱仪地面检测台设计与实现 被引量：2

7

作者 常振 王煜 +4 位作者 田禹泽 张云毅 林方 鲁月林 王文誉 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期278-285,共8页

设计了一套基于USB2.0接口的便携式地面检测台,包括上位机软件和一台USB通讯适配器,用以模拟卫星平台与星载光谱仪的数据通信。上位机软件提供人机交互界面,适配器完成了星载光谱仪低压差分信号(LVDS)接口数传数据和数管数据对USB接口... 设计了一套基于USB2.0接口的便携式地面检测台,包括上位机软件和一台USB通讯适配器,用以模拟卫星平台与星载光谱仪的数据通信。上位机软件提供人机交互界面,适配器完成了星载光谱仪低压差分信号(LVDS)接口数传数据和数管数据对USB接口的通讯转换。实验结果表明:所设计平台可以把光谱仪的LVDS图像数据转换为USB接口数据,并模拟卫星平台数据,可用于对光谱仪进行调试、测试。通讯适配器USB2.0接口的实测速率可达230 Mbps,可将其作为一个模块用于商用光谱仪的通讯接口。 展开更多

关键词 光电子学 地面检测台 通用串行接口 低压差分信号 星载光谱仪

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基于FPGA的LVDS转千兆以太网适配器的设计及应用 被引量：1

8

作者 张云毅 王煜 +6 位作者 常振 邱晓晗 田禹泽 张泉 林方 王文誉 鲁月林 《电子器件》 CAS 北大核心 2017年第6期1472-1477,共6页

星载光谱仪的数据接口为LVDS接口,为快速地将其转换为地面民用设备,设计了LVDS转千兆以太网适配器。适配器采用FPGA为主控芯片,接收光谱仪发送的串行的图像数据,并将其封装为以太网帧格式,然后通过网口芯片传输给上位机;同时适配器接收... 星载光谱仪的数据接口为LVDS接口,为快速地将其转换为地面民用设备,设计了LVDS转千兆以太网适配器。适配器采用FPGA为主控芯片,接收光谱仪发送的串行的图像数据,并将其封装为以太网帧格式,然后通过网口芯片传输给上位机;同时适配器接收上位机发送的命令数据,并转发给光谱仪。实验结果表明,适配器在传输速率为43 Mbit/s时,连续运行48 h,误码率为0,在实验室条件和自然条件下均能稳定传输数据,可作为光谱仪的转换接口。 展开更多

关键词 电子学 数据传输 FPGA LVDS(Low Voltage Differential Signalling) GIGABIT ETHERNET UDP

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基于BM3803的1553B总线通信软件设计 被引量：5

9

作者 韩春慧 王煜 +3 位作者 黄书华 许权 张珅 鲁月林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期61-68,共8页

在某卫星地面检测设备中使用BM3803处理器来模拟卫星中的总线控制端对远程终端进行检测,构建了比传统的Windows+1553B_PCI板卡方案实时性更强的卫星数据仿真平台。首先向BM3803移植了实时操作系统μC/OS-II,设计了适用于BM3803的板级支... 在某卫星地面检测设备中使用BM3803处理器来模拟卫星中的总线控制端对远程终端进行检测,构建了比传统的Windows+1553B_PCI板卡方案实时性更强的卫星数据仿真平台。首先向BM3803移植了实时操作系统μC/OS-II,设计了适用于BM3803的板级支持包,保证了软件的可在轨更新和任务的实时性,确定了用户任务与硬件高度分离的软件结构。在设计μC/OS-II的用户任务时,充分利用BM3803和B61580的校验功能,提高了软件的可靠性。最后令本设计和Windows+1553B_PCI板卡方案完成相同的用户任务,对比可得本设计有更好的实时性,可满足卫星高层通信协议对实时性的要求。 展开更多

关键词 BM3803 实时操作系统 可靠性 实时性 1553B 通信软件 卫星地检平台

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基于BM3803的步进电机控制系统设计与实现 被引量：1

10

作者 许权 黄书华 +4 位作者 司福祺 韩春慧 张珅 鲁月林 刘文清 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2019年第6期463-473,共11页

针对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪太阳定标光路切换转动部件的实现,提出了基于BM3803的步进电机控制系统,通过步进电机带动扭簧转动凹面反射镜,实现光路的切换.设计了基于国产航天芯片BM3803FMGRH和专用驱动芯片LMD18200的步进电机... 针对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪太阳定标光路切换转动部件的实现,提出了基于BM3803的步进电机控制系统,通过步进电机带动扭簧转动凹面反射镜,实现光路的切换.设计了基于国产航天芯片BM3803FMGRH和专用驱动芯片LMD18200的步进电机开环控制系统,给出了基于BM3803FMGRH的控制电路和搭建了LMD18200的驱动电路,编写了步进电机的控制程序.当步进电机转动89步时,扭簧旋转角度为80.1°,微动开关导通,光路切换成功.为后续星载差分吸收光谱仪的设计提供参考. 展开更多

关键词 星载差分吸收光谱仪 光路切换 BM3803 步进电机

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基于局部色貌的无参考彩色模糊图像质量评价方法 被引量：1

11

作者 史晨阳 卞仕磊 +2 位作者 江本赤 吴路路 鲁月林 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期615-622,共8页

图像质量评价方法是为了符合主观视觉图像质量评分结果,设计出的客观计算方法。在本研究中,提出了一种基于CIELAB颜色空间局部色貌指标(clarity)的无参考彩色模糊图像评价(NR-IQA)方法。在所提方法中,结合最大局部clarity和变异局部clar... 图像质量评价方法是为了符合主观视觉图像质量评分结果,设计出的客观计算方法。在本研究中,提出了一种基于CIELAB颜色空间局部色貌指标(clarity)的无参考彩色模糊图像评价(NR-IQA)方法。在所提方法中,结合最大局部clarity和变异局部clarity评价图像模糊等级。最大局部clarity表征提取模糊图像最锐度信息,即局部模糊特征;变异局部clarity表示图像内部色貌整体变化情况,即全局模糊特征。为了验证该方法的性能,使用五个常用图像质量数据库中的失真图像进行对比测试,从预测精度、计算复杂度和泛化性进行分析。结果表明,SROCC和PLCC加权平均值分别是0.9345和0.9379,SROCC和PLCC直接平均值分别是0.9331和0.9357,综合性能优于其他典型和最新提出的NR-IQA方法。研究结果表明,所提方法是有效的、可行的,是一个综合性能优异的NR-IQA方法。 展开更多

关键词 图像质量评价 无参考 局部色貌 彩色模糊图像

原文传递

一种基于STM32的星载FPGA在轨重构方法研究及地面验证 被引量：3

12

作者 赵伟 王煜 +1 位作者 赵欣 鲁月林 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期370-377,共8页

为了实现某星载差分吸收光谱仪CCD驱动电路的FPGA在轨重构功能,提出了一种基于STM32的星载FPGA在轨重构的地面验证方法。分析了实际的重构方案并提出地面实验方案,从硬件设计和软件设计两个方面阐述了地面实验的总体方案。经过实验室测... 为了实现某星载差分吸收光谱仪CCD驱动电路的FPGA在轨重构功能,提出了一种基于STM32的星载FPGA在轨重构的地面验证方法。分析了实际的重构方案并提出地面实验方案,从硬件设计和软件设计两个方面阐述了地面实验的总体方案。经过实验室测试验证,上位机发送和回读的数据一致,STM32可以模拟JTAG协议实现加载配置数据至FPGA,重构时间可缩短至800 ms。该方法的硬件和软件设计被证明是合理可行的,可以完成对FPGA功能的修改。该方案可为CCD驱动电路的FPGA重构方法提供参考。 展开更多

关键词 光电子学 在轨重构 JTAG协议 星载FPGA STM32

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大气成分临边探测光谱仪摆镜控制系统设计 被引量：1

13

作者 鲁晓峰 曾议 +5 位作者 曹子昊 鲁月林 廖捷 杨东上 邱晓晗 司福祺 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2022年第5期570-578,共9页

星载大气成分临边探测光谱仪在采集高度方向上光信息时需要借助反射镜的反射,为满足光谱仪扫描需求,设计了一款扫描摆镜驱动控制系统,并在地面模拟验证了扫描方向上的光谱数据采集。设计的驱动控制系统基于STM32微控制器,采用DRV8833C... 星载大气成分临边探测光谱仪在采集高度方向上光信息时需要借助反射镜的反射,为满足光谱仪扫描需求,设计了一款扫描摆镜驱动控制系统,并在地面模拟验证了扫描方向上的光谱数据采集。设计的驱动控制系统基于STM32微控制器,采用DRV8833C电机驱动电路和闭环数字PID调节器,利用有限转角直流无刷力矩电机作为光谱仪摆镜控制系统的执行机构,并使用18位单圈绝对值光电编码器作为位置传感器。进而搭建了摆镜控制系统和试验平台,利用光电自准直仪对摆镜系统性能进行试验验证,测试了系统的指向精度。结果显示平均指向精度小于12.15′′,最大偏差小于19.6′′,最小偏差小于7.46′′,满足工程预研阶段的主要指标要求。 展开更多

关键词 大气成分 临边探测 光谱仪 扫描摆镜

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工科专业本科生毕业设计(论文)现状思考及探索 被引量：2

14

作者 汪爽 鲁月林 吴波文 《科技视界》 2021年第9期29-30,共2页

毕业设计(论文)是工科专业本科生培养计划中的重要组成,也是对其前期理论知识和实践经验的继续深化和检验,是其他教学环节所不能替代的。然而近些年来一些院校工科专业本科生毕业设计(论文)质量下滑严重,甚至失去了设置的初衷,成为学生... 毕业设计(论文)是工科专业本科生培养计划中的重要组成,也是对其前期理论知识和实践经验的继续深化和检验,是其他教学环节所不能替代的。然而近些年来一些院校工科专业本科生毕业设计(论文)质量下滑严重,甚至失去了设置的初衷,成为学生口中的“累赘”。针对工科专业本科生毕业设计(论文)的现状,文章思考了目前存在的问题和矛盾,从学校加强管理、提升指导教师能力、规范流程、开办科技论文写作与科研素质培养课程五个方面进行探讨,提出提升毕业设计(论文)质量的看法和建议。 展开更多

关键词 工科专业 本科生 毕业设计(论文)

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风量罩均速矩阵结构优化与仿真分析

15

作者 李诚 陈业盛 +1 位作者 鲁月林 郑衍畅 《安徽工程大学学报》 CAS 2023年第3期16-21,共6页

为探究风量罩均速矩阵结构对风量测量结果准确度的影响,建立了基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的风量测量仿真方法,并对现有典型16点均速矩阵和优化后的圆环均速矩阵进行了仿真分析。结果表明,相比于典型16点均速矩阵,优化后的... 为探究风量罩均速矩阵结构对风量测量结果准确度的影响,建立了基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的风量测量仿真方法,并对现有典型16点均速矩阵和优化后的圆环均速矩阵进行了仿真分析。结果表明,相比于典型16点均速矩阵,优化后的圆环均速矩阵对流体的阻碍作用更小,流体通过矩阵后的风速分布未发生明显变化,矩阵结构迎风面的涡流现象和背风面的回流现象得到明显抑制。对比了5种风量工况下典型16点均速矩阵和优化后的圆环均速矩阵的测量相对误差可知,圆环均速矩阵测量准确度更高,性能更优越。 展开更多

关键词 风量罩 均速矩阵 风量测量 CFD仿真 相对误差

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基于匹配滤波的激光尘埃粒子计数器信号处理方法研究 被引量：2

16

作者 鲁月林 郑衍畅 +2 位作者 汪爽 史晨阳 曲颖洁 《应用激光》 CSCD 北大核心 2023年第5期82-87,共6页

为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率,基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征,通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板,将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷... 为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率,基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征,通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板,将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷积操作,得到高信噪比的输出信号。试验结果表明,针对原始幅值在55~262 mV、噪声均方根值约为6.74 mV的粒子信号,经该匹配滤波方法后,信噪改善比均优于1.56。该方法对比数字滤波器方案,能更有效提升输出信号信噪比,为粒子的准确检测和识别提供良好基础。 展开更多

关键词 激光粒子计数器 归一化 匹配滤波 信噪改善比

原文传递