BF:光斑定位技术易亚星,李忠科,白东颖,何鸣国防工业出版社 978711811400 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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易亚星，李忠科，白东颖，何鸣著

图书标签:

光斑定位
激光测量
图像处理
精密仪器
光学技术
国防科技
测量技术
易亚星
李忠科
白东颖

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出版社：国防工业出版社

ISBN：9787118114003

商品编码：29406691332

包装：平装

出版时间：2017-11-01

具体描述

基本信息

书名:光斑定位技术

定价：56.00元

售价：44.8元

作者:易亚星,李忠科,白东颖,何鸣

出版社：国防工业出版社

出版日期：2017-11-01

ISBN：9787118114003

字数：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

编辑推荐

内容提要

《光斑定位技术》围绕基于光斑位置检测的激光检测技术展开，详细论述了光电测量的分支——光斑定位技术及其应用。全书共分为两篇：篇重点阐述光斑位置检测技术的原理及相关器件；第二篇详细论述了光斑定位技术在同轴度测量、倾角测量、表面三维形态监测、牙颌局部变形及咬合运动虚拟再现等方面的应用。
　　《光斑定位技术》内容涉及光学、机械、电子、计算机等诸多学科的交叉渗透，以军事、医学和水电领域的实际需求为背景，以光斑位置测量技术为基础，是光电测量技术理论与实践的统一体。
　　《光斑定位技术》可以作为计算机测量、激光检测等专业的高校学生理论联系实践的辅导教材，还可作为相关领域科研人员的参考资料。

篇光斑定位技术
第1章光电测量技术
1．1 引言
1．2 光电测量技术特点与分类
1．2．1 光电测量技术特点
1．2．2 光电测量技术分类
第2章光斑位置检测技术
2．1 光斑位置测量技术
2．1．1 光斑位置测量概述
2．1．2 光斑位置测量技术
2．2 光斑位置测量技术应用
2．2．1 同轴度测量技术
2．2．2 建筑变形测量技术
2．2．3 光学三维面形测量技术
2．2．4 激光三维面形测量技术
2．2．5 运动测量技术
2．3 光斑位置测量中的数据处理
第3章光斑位置检测器件
3．1 实现光斑位置检测的器件
3．1．1 CCD器件
3，1．2 CMOS图像传感器
3．1．3 PSD器件
3．2 半导体激光准直光源
3．2．1 激光二极管（LD）
3．2．2 准直透镜
3．2．3 整形棱镜
3．2．4 驱动电路
3．3 PSD器件
3．3．1 横向光电效应简介
3．3．2 PSD性能指标
3．3．3 影响PSD测量精度的因素
3．4 PSD光斑定位技术
3．4．1 PSD应用的原则
3．4．2 光斑定位算法
3．4．3 与光斑定位有关的二维表快速检索算法
3．4．4 PSD器件非线性误差的神经网络修正方法
3．4．5 一维光斑位置传感器非线性误差修正
3．5 环境光的影响与消除
3．5．1 环境光的影响模式
3．5．2 消除环境光影响的方法
3．5．3 试验结果
3．6 用一维PSD实现二维检测
3．6．1 扩大PSD量程的方法
3．6．2 用一维PSD实现二维检测
3．7 光线定位技术
3．8 CMOS图像传感器用作光斑位置传感器的研究
3．8．1 结构形式及物镜几何畸变的校正
3．8．2 基于OV9120的光斑位置传感器设计
3．9 大相对孔径半导体激光准直镜的设计
3．9．1 半导体激光束经圆孔的耦合效率
3．9．2 三片式大相对孔径激光准直物镜的设计
……

第二篇光斑定位技术应用

作者介绍

文摘

序言

《光斑定位技术：原理、方法与应用》内容简介本书深入探讨了光斑定位技术的理论基础、核心方法以及在实际工程领域的广泛应用。作为一种重要的光学测量和导航手段，光斑定位技术以其高精度、非接触性和实时性等优势，在机器人导航、自主驾驶、工业自动化、航空航天以及科学研究等诸多前沿领域扮演着关键角色。第一章：引言光斑定位技术的概念与意义：本章首先界定何为光斑定位技术，其核心在于通过分析特定光源（如激光、LED）在目标表面或空间中形成的“光斑”的几何特征（如中心位置、形状、大小、亮度分布等），来精确确定目标相对于传感器的空间位置和姿态。这种技术的出现，极大地弥补了传统机械式或接触式测量方法的局限性，为实现更加智能化、自动化和精密的系统提供了可能。技术发展的简要回顾：回顾光斑定位技术的发展历程，从早期的简单几何光学原理应用，到集成先进图像处理算法和高性能传感器，再到如今与机器学习、深度学习等人工智能技术的融合，技术不断迭代升级，精度和鲁棒性显著提升。本书的研究范围与结构安排：明确本书的重点研究内容，包括基础理论、关键算法、硬件实现以及典型应用案例。本书将按照从基础到应用，从理论到实践的逻辑顺序展开，力求为读者构建一个系统、全面的知识体系。第二章：光斑的成像模型与几何特性理想光斑的成像模型：在理想条件下，分析光源发出的光束在垂直于光轴的平面上形成的圆形光斑。介绍相机成像模型，包括镜头畸变、像素尺度因子等，以及如何根据这些参数将成像平面上的光斑像素坐标映射到实际的三维空间坐标。实际光斑的成像特性：考虑实际成像过程中可能出现的各种影响因素，如光源的非均匀性、表面材料的光反射特性（镜面反射、漫反射）、环境光干扰、相机噪声等，这些因素会导致光斑成像出现边缘模糊、形状失真、亮度不均等问题，并详细分析这些问题对定位精度的影响。光斑的几何参数提取：介绍用于描述光斑几何特性的关键参数，如质心（Center of Mass, COM）、最小外接圆（Minimum Enclosing Circle）、最小外接矩形（Minimum Bounding Rectangle）、高斯拟合参数（如峰值、标准差）等。这些参数是后续定位算法的基础。第三章：光斑中心提取的关键算法基于阈值分割的方法：介绍通过设定合适的亮度阈值，将光斑区域从背景中分割出来。讨论不同阈值选择策略（全局阈值、局部阈值、Otsu法等）对分割效果的影响。分析阈值法在光斑亮度变化较大或存在噪声时可能遇到的困难。基于边缘检测的方法：利用Canny、Sobel等边缘检测算子识别光斑的边界。分析边缘检测算法在处理模糊边缘时的鲁棒性。介绍如何通过拟合边缘曲线来获取更精确的光斑中心。基于灰度矩的方法：深入阐述灰度矩（如零阶矩、一阶矩、二阶矩）在光斑中心定位中的应用。详细推导二阶矩与光斑形状（如长短轴、倾斜角度）之间的关系，以及如何利用二阶矩来计算光斑的惯性中心（即光斑质心），并分析其在光斑形状不规则情况下的优势。基于模板匹配的方法：当光斑的形状和大小相对稳定时，可采用模板匹配方法。介绍归一化互相关（Normalized Cross-Correlation, NCC）等匹配算法。分析模板匹配对光斑尺度、旋转、亮度的敏感性。基于拟合的方法（高斯拟合、椭圆拟合等）：对于形状接近高斯分布或椭圆的光斑，可以采用非线性最小二乘法进行拟合。详细介绍高斯拟合算法，如何通过迭代优化来求解高斯模型的参数，从而获得精确的光斑中心和形状信息。椭圆拟合则适用于更具椭圆特征的光斑。算法的鲁棒性与精度分析：综合比较各种算法的优缺点，分析它们在不同噪声水平、光照变化、光斑形状畸变等条件下的鲁棒性和精度。为实际应用选择合适的算法提供指导。第四章：光斑姿态与三维定位基于单光斑的姿态估计：当目标表面存在特定标记点（光斑），并且已知标记点之间的相对位置关系时，可以通过分析多个光斑在图像中的相对位置来估计目标相对于相机（或传感器）的姿态（旋转和平移）。介绍PnP (Perspective-n-Point) 等经典算法。基于立体视觉的光斑定位：利用两台或多台相机，通过 triangulate（三角测量）原理，结合光斑在不同相机中的成像位置，精确计算出光斑在三维空间中的绝对坐标。详细介绍立体匹配、视差计算等关键步骤。基于结构光的光斑定位：主动投射结构光（如激光线、点阵）到目标表面，再利用相机捕捉变形的结构光图案。分析结构光图案的光斑在相机图像中的位置变化，从而推断出目标的三维形貌和空间位置。结合惯性测量单元 (IMU) 的融合定位：将光斑定位技术与IMU（陀螺仪、加速度计）的数据进行融合。IMU可以提供高频的姿态变化信息，而光斑定位可以提供绝对位置信息，两者结合可以实现更平滑、更精确、更鲁棒的实时定位，尤其是在光斑信号丢失或不稳定的情况下。误差分析与精度提升策略：分析影响三维定位精度的各种误差源，包括相机标定误差、光斑提取误差、立体匹配误差、模型误差等。提出多种提高定位精度的策略，如多传感器融合、卡尔曼滤波、粒子滤波等。第五章：光斑定位技术的硬件实现与系统设计光源的选择与设计：探讨不同类型光源（激光器、LED阵列）的特性，如单色性、亮度、发散角、调制能力等，以及它们对定位精度的影响。介绍如何根据应用需求选择合适的LED阵列尺寸、间距和驱动方式，或激光器的功率和波长。成像传感器的选择：分析CCD、CMOS等不同类型相机的性能指标，如分辨率、帧率、动态范围、噪声水平、光谱响应等。介绍如何根据光斑的特性和应用场景选择合适的相机。图像采集与处理硬件：讨论图像采集卡、嵌入式系统（如FPGA、GPU、嵌入式CPU）在实时图像处理中的作用。介绍高性能计算平台如何加速光斑提取和定位算法的执行。系统集成与标定：讲解如何将光源、相机、处理单元等组件集成到一个完整的系统中。重点介绍相机与光源之间的空间关系标定（内外参标定），以及如何进行系统级的整体标定以保证定位精度。实时性与功耗优化：讨论如何通过算法优化、硬件加速以及选择合适的功耗管理策略，来满足实时性要求，同时兼顾系统的功耗。第六章：光斑定位技术的典型应用机器人导航与感知：在自主移动机器人中，光斑定位技术可以用于构建环境地图（SLAM）、跟踪机器人自身位姿、避障等。例如，激光雷达通过扫描并识别环境中的反射点（类比为光斑），实现高精度定位。自动驾驶系统：车辆的定位是自动驾驶的核心。光斑定位技术可以作为高精度定位的一部分，例如通过识别地面标志物（如反光贴）形成的光斑，或利用车辆发射的激光束扫描周围环境来实现精确定位。工业自动化与精密测量：在生产线上，利用光斑定位技术可以对工件进行高精度位置检测、装配引导、尺寸测量等。例如，在焊接、钻孔等精密操作中，通过定位工件上的光斑来确定加工位置。航空航天领域：在空间站、卫星的对接，或月球、火星探测器的着陆与导航中，光斑定位技术能够提供高精度的相对位姿测量，确保任务的成功。虚拟现实 (VR) 与增强现实 (AR)：在VR/AR系统中，光斑定位技术可以用于追踪用户头部或手部设备的运动，实现沉浸式体验。例如，通过在环境中部署标记点，然后用带有摄像头的设备捕捉这些光斑，从而实现精确的空间定位。科学研究中的特殊应用：在生物医学（如显微成像中的细胞追踪）、天文学（如望远镜指向控制）、物理实验（如粒子束的跟踪）等领域，光斑定位技术也发挥着不可替代的作用。第七章：挑战与未来发展趋势面临的挑战：讨论光斑定位技术在复杂环境（如强光干扰、表面纹理差、运动模糊）下的鲁棒性问题；大范围、长距离定位的精度衰减问题；以及系统成本与复杂度的权衡。发展趋势：智能化与自适应性：结合机器学习和深度学习，使光斑定位系统能够自适应地处理各种复杂场景，自动优化算法参数。多传感器融合的深化：进一步融合激光雷达、摄像头、IMU、GPS等多种传感器信息，构建更全面、更可靠的定位框架。无标记物光斑定位：研究在无预设标记物的情况下，通过识别物体本身的自然特征（如高光反射点）进行定位的方法。超高精度与微纳尺度定位：探索在微米甚至纳米尺度上实现超高精度光斑定位的技术。低功耗与小型化：推动硬件技术的进步，实现更小巧、更低功耗的光斑定位系统，以便于集成到更多移动设备和嵌入式系统中。结论本书系统地介绍了光斑定位技术的原理、算法、实现和应用。通过对光斑成像模型、中心提取、姿态估计、系统设计以及各类应用场景的深入剖析，旨在为读者提供一个全面而深入的理解。随着技术的不断进步和应用需求的日益增长，光斑定位技术必将在未来的科技发展中扮演更加重要的角色，为人类创造更加智能、便捷和安全的生活与工作环境。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我被一种扑面而来的严谨感所包裹。虽然我不是这本书的直接目标读者，但其目录和章节标题所展现出的深度让我略感敬畏。从“光斑形成机理”到“定位算法优化”，再到“实际应用场景分析”，每一个词汇都透露着专业性。我尤其对“定位算法优化”的部分感到好奇，我想象着其中一定包含了大量复杂的数学模型和计算方法，用于处理各种环境下的光斑信号。这本书是否会介绍一些鲜为人知的定位技术？比如，在恶劣天气、复杂地形或者强电磁干扰下，光斑定位技术是如何保持其稳定性和精确性的？我想，对于实际操作者而言，这些细节至关重要。这本书会提供具体的代码示例或者实验数据来佐证其理论吗？抑或更多地侧重于原理性的阐述？即便我无法完全理解其中的技术细节，但我相信，通过这本书，我能大致勾勒出光斑定位技术在现实世界中的应用图景，例如，它是否能帮助无人机在复杂环境中精准着陆？或者在工业生产线上实现高精度的产品检测？这本书的厚度也暗示了其内容的丰富性，我相信，对于真正需要这项技术的读者来说，它绝对是一本不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《BF:光斑定位技术》，就被它厚重的封面和严谨的标题吸引住了。虽然我不是业内专家，对“光斑定位技术”的理解也仅限于一些科幻电影中的描绘，但这本书给我的第一印象是：专业、扎实。封面设计简洁而不失科技感，国防工业出版社的印章也增添了一份权威。我期待在这本书中能找到一些关于光如何被“看见”并“定位”的原理，或许还能了解到这项技术在现代军事、工业或者科研领域是如何应用的。我猜测，对于那些需要精确测量、跟踪或识别目标的场景，光斑定位技术一定扮演着至关重要的角色。它是否涉及激光、光学传感器，还是更复杂的成像系统？这本书又会从哪个角度切入，是理论基础、算法模型，还是实际应用案例？我对作者易亚星、李忠科、白东颖、何鸣的背景不太了解，但从书名和出版社来看，他们必定在该领域有着深厚的造诣。这本书的出现，无疑为我对这个领域的认知打开了一扇新的窗口，即便我只是一个好奇的读者，也希望能从中汲取一些科普性的知识，理解这项“光斑”背后的智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和出版社让我预感到它的内容必然是严肃且具有一定门槛的。我虽然不是一名光学或者电子工程领域的专业人士，但“光斑定位技术”这个词汇本身就充满了吸引力。我好奇这本书会从哪个角度切入，是偏向理论研究，还是侧重于工程实践？我猜测，它可能会深入探讨光斑的形成机理，比如不同光源、不同介质对光斑特性的影响。同时，在“定位”方面，我期待它能讲解各种定位算法的原理和优劣，比如，如何利用光斑的几何特征、强度分布或者时间信息来确定目标的位置。书中是否会涉及一些实际的应用案例，比如在安防监控、精准农业、还是航空航天领域？我猜想，对于需要高精度、实时性强的定位场景，这项技术一定有着举足轻重的作用。它是否会介绍一些先进的传感器或者成像技术？亦或者是一些数据处理和融合的算法？这本书就像一本通往某个科技领域的“秘籍”，即便我无法完全领悟其中的奥义，但我相信，通过它的指引，我能对“光斑定位技术”这个概念有一个更深刻、更系统的理解，发现它背后隐藏着的巨大潜力和无限可能。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对视觉技术和空间感知原理充满兴趣的普通读者。当我看到《BF:光斑定位技术》这本书的标题时，我的脑海里立即浮现出各种与“光”和“位置”相关的画面。这本书是否会从基础的光学原理讲起，解释光斑是如何形成的，以及为什么它能够被用来确定某个物体的具体位置？我猜想，这可能涉及到光的衍射、反射、折射等现象，并且需要非常精密的仪器来捕捉这些微小的光信号。书中是否会介绍一些经典的或者最新的光斑定位算法？例如，是不是有基于三角测量、多点定位，甚至是更先进的机器学习方法？我特别想知道，在不同光照条件、不同背景干扰下，这些定位技术的效果如何，以及作者们是如何解决实际应用中遇到的各种挑战的。这本书的篇幅看上去很可观，这让我期待它能够包含丰富的案例分析，比如，在自动驾驶汽车中，光斑定位技术是如何辅助车辆感知周围环境的？或者在天文学领域，它是否被用于追踪遥远的天体？这本书就像一个充满未知宝藏的探险地图，我虽然无法完全解读所有的标记，但它已经足够激发我对这个领域的无限遐想。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对前沿科技有着浓厚兴趣的业余爱好者，我深知“定位”在现代科技中的重要性，而“光斑定位技术”这个名词对我来说既熟悉又陌生。熟悉的是，我总能在各种科技新闻中听到关于定位技术的突破，陌生的是，我对“光斑”这个具体媒介在定位中的作用缺乏深入的了解。我希望这本书能以一种相对易懂的方式，向我这样的非专业读者介绍光斑定位技术的核心原理。它是否会从基础的光学知识入手，逐步讲解光斑的形成、传播以及探测过程？我特别好奇，作者们会分享哪些关于提高定位精度和鲁棒性的方法？例如，是否会涉及到滤波技术、特征提取，或者多传感器融合？书中是否会提供一些直观的图示或者模拟动画来帮助理解这些复杂的技术概念？我设想，光斑定位技术或许在机器人导航、增强现实（AR）、甚至是工业自动化等领域有着广泛的应用前景。这本书的出现，让我看到了理解这些尖端技术背后逻辑的希望，即便我无法完全掌握所有技术细节，但至少能对这项技术有一个更清晰、更全面的认识，理解它如何改变我们的生活和工作方式。