强辐射环境下基于图像与点云融合的视觉系统研究

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1、ByvLiuChenganADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringInstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciencesMay，2013

2、lIIIIIIIIIIIIIIIIIl致谢Y2431925在中国科学院地球化学研究所学习的四年时光，也是我不断成长，不断积累的四

3、年。在这四年里很感激那些帮助我、支持我、鼓励我的良师益友以及我的亲人们的无私关爱。值此论文完成之际，向培养我的中国科学院地球化学研究所，那些曾指导过我的老师、帮助我的同学和朋友、默默支持我的家人，致以最诚挚的谢意。首先衷心地感谢我的导师李和平研究员。从2008年入学伊始我就被李老师严谨治学的态度、渊博的学识和忘我的工作精神所折服。在学习过程中的各个阶段，李老师都给予了我很大的支持和帮助。他在科研和学术上的远见卓识和敏锐的洞察力都让我由衷敬佩，更让我获益匪浅，“桃李不言，下白成蹊"，他的言传身教必将使我终身受益。衷心感谢我的副导

4、师李众立教授。他的治学思想、严谨踏实的工作作风以及兢兢业业的进取精神都深深地感染和影响了我，让我领悟到了“学高为师、身正为范”的真谛。衷心感谢我的副导师王宁高级工程师。他渊博的学识，积极乐观的生活态度和雷厉风行的工作作风永远是我学习榜样，在此，表示深深的谢意，衷心的道一声您辛苦了。衷心感谢张华教授在实验装置研制上提供的大力支持和帮助。感谢“核废物与环境安全”国防重点学科实验室的同仁们，感谢你们给予我的关心和帮助。感谢我的家人，亲人们的理解与默默付出，使我感到最温暖，是我最坚强有力的后盾和保障。最后感谢审阅本文以及在百忙中参加论

5、文答辩并提出宝贵意见的专家学者!刘成安于贵阳2013．04．20学位论文独创性声明学位论文题目：强辐射环境下罄于图像与点交融合的视觉系统研究本人提交的学位论文是在导师的指导卜进镫的研究工作及敬得斡研究成果e论文中引用他人已经发表或出舨过豹形}究成巢，文中已加了特别表注。对本研究芨学位论文撰写曾做出贡献的个入釉集体在文巾作了明确说明并表示衷心感谢。本声甥的法律后果出本人承担。学位论文撵者(签名)：《少签字弱期：2013年6月5强学位论文使用授权声明本人完全r解中嘲科学院人学、rfl国科学院地球化学研究所有关保留、使用学位论文的规

6、定，中函科学院大学、中嘲科学院地球化学研究所有权傈留学他论文并翔网家主管都门或其指定桃构送交论文的电子版和纸质舨；有权将学位论文孀予非赢利目豹少量复制并允许论文进入中国科学碗大学、中国科学统她球化学研究所豳书馆被套阅；有权将学位论文的内容编入有关数据霹进行梭索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学学僦论文作引签名)：秒签字随期：2013年6月5门剔币。㈣：一∥‘，筝弓叮∥l签字同期：2013年6月8珂’摘要强辐射环境广泛存在于核电站、民用辐照厂、放射性物质存放和处置场地以及外太空等场所。鉴于强辐射对人体健康的严重危害，

7、这类场所中相关设施的日常运行、维护、事故应急处理等作业主要是由机器人或遥控操作完成，准确的地形和位置等现场信息是机器人或遥控操作相关作业的基础。这些信息的获取主要依靠视觉系统完成，但是由于强辐射也会造成对电子设备的损伤，对视觉系统的建立提出了更高的要求。随着核工业、航天航空等行业的发展，强辐射环境下视觉系统的相关理论和技术研究逐渐成为现代科学技术研究领域亟待解决的热点问题之一。本文围绕核能与核辐照等领域生产需要，针对强辐射环境下视觉系统的辐射防护、数据处理、目标位置测量和信息融合等问题，进行了基于图像和点云融合的视觉系统相关理

8、论和关键技术研究，取得了以下成果：1、构建了强辐射环境下视觉系统的硬件和支撑软件实验平台。在分析现有视觉系统特点和强辐射环境对系统要求的基础上，提出利用摄像机和3D激光测距仪互补的特点，以它们的信息融合作为系统的视觉模式，并根据强辐射环境下视觉系统任务需要，对硬件组成和配置参数进行了详细的分析，给出了系统的配置方案，构建了一个硬件系统和支撑软件平台。2、研究了视觉系统的辐射损伤机理并开发出有效的抗辐射屏蔽装置。基于对电子系统的抗辐射加固方法研究现状及发展趋势的分析，对强辐射环境对电子系统的损伤机理，以及激光测距仪、摄像机等设备

9、的耐辐照性能进行了研究：在1．25兆电子伏特能量级、21万居里源活度的60Co辐照环境下，通过对摄像机、控制电路的抗辐射性能实验研究，确认视觉系统中摄像机、单片机、晶闸管等器件的损坏主要是由辐照累计量决定的——摄像头损坏累积辐照剂量约340Gy、单片机损坏时的辐照累积剂量约为