光学,明天更辉煌——写在北京理工大学光电工程系建系50周年

叙述了20世纪光学的发展历程.光学对人类社会的伟大贡献在于:20世纪初期相对论和量子力学二个最重大的发现都与光和光学相关;光学的研究和进展,特别是激光、光纤通信和光存储技术的发明,促进了信息社会的形成.20世纪,传统光学迈向现代光学,光子学和光子技术破门而出.可以预期,21世纪光子技术将成为信息化社会的另一主要支柱.科技实践表明:光学的发展历程是人类创造性思维历程的一部分.对光和光子的认识和利用每前进一步,人类社会就前进一大步.昨天的光学成就非凡,今天的光学欣欣向荣,明天的光学将更加辉煌.

水下探测光电成像技术及其进展

阐述了激光主动照明选通成像的原理。针对水下成像系统对光电接收器件和照明光源性能的要求,介绍了当前主要成像器件的特性和在选通成像系统中的优缺点。重点分析了ICCD光电接收器件的选通性能和特点,列举了几种先进的ICCD系统的性能参数。对其它几种水下成像系统的性能参数进行了简单的介绍和对比,分析了今后成像器件的发展方向。

大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术研究

以光度学为理论基础,研究了大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术.论述了600～800mm非对称、双半球不等半径积分球的设计方案.对像面均匀性测试系统的积分球出口进行了测试,出口处的照度不均匀性不高于2.3%,照度不稳定性不高于2.7%,积分球后半球内表面的亮度不均匀性不高于4.4%.在对测试结果进行误差分析的基础上,对大视场CCD摄像机进行了实际测试.结果表明,该装置可广泛应用于光电成像系统的像面均匀性测量.

光电成像系统性能参数MRC及其测量方法

与传统光电成像系统成像质量的评价方法比较,最小可分辨对比度 MRC 能够更全面地反映光电成像系统的极限性能。本文介绍了两种适合于 MRC 测试的条纹目标场景平台,可以实现空间频率、对比度以及场景平均亮度的可控变化,为减小主观测试所带来的人为因素影响,介绍了心理测量方法和 AMRC 客观测量法。这些测试系统和方法对于光电成像系统 MRC 模型及其测量方法研究具有实际意义。

光电被动测距技术

光电被动测距技术主要有基于图像处理的测距法、基于角度测量的测距法、基于目标物体辐射特性和大气光谱传输特性模型的测距法以及记时法等。综述了国内外光电被动测距技术的原理、特点及应用领域。结果表明,被动测距在工业和军事应用领域具有重要的现实意义,诸如在完成各种工业或军事任务时的机器人视觉系统,基于运动分析的空间卫星跟踪系统,导弹火控系统,自动飞行器着陆与精确导航系统,军事侦察的航空或卫星照片的自动分析系统,战场的侦察系统等领域均有广泛的应用。

光电对抗装备系统效能评估体系研究

光电对抗装备现已大量装备各国的陆、海、空三军,成为军事装备现代化的一个重要标志.为了提高光电对抗装备的研制水平,使其能在作战中发挥出卓越的效能,迫切需要建立光电对抗装备效能评估体系.从效能和效能评估的定义出发,论述了效能评估的特点和效能评估的要素.讨论了装备效能评估过程和体系,并由此引出了光电对抗装备效能评估体系的框架.

基于LabVIEW的四象限探测器光电参数测量系统

对于四象限光电探测器来说 ,其脉冲电流灵敏度和灵敏度的均匀性是两个重要的参数 ,我们重点研究如何使用LabVIEW编写四象限探测器光电参数测量系统软件。使用LabVIEW开发的光电参数测量系统 ,能利用步进电机进行激光光源对探测器的扫描 ,同时控制示波器测量探测器的信号电压 ,并使用GPIB指令把测量数据通过TCP/IP协议传回计算机 ,最后由计算机分析和处理检测数据并显示、保存和打印最终结果。实验结果证明 ,这种方法实用、方便 ,测量精度高。

光电成像系统分析中大气传输特性计算的几个问题

利用美国大气传输特性软件LOWTRAN,对常用的基于气象学能见距离的大气透射比公式及中波和长波红外透射比进行了分析.结果表明:气象学能见距离透射比公式可以较好地描述美国标准大气下可见光的光谱透射比和平均透射比,但其向紫外和红外波段的适用性需要慎重处理;在高温和潮湿条件下,中波红外波段的大气平均透射比在路径的起始阶段衰减较快;但在一定距离外,中波红外波段的大气平均透射比优于长波红外波段.

轻武器新型智能光电火控系统设计

介绍了瞄准望远镜、图像传感器、激光测距机、编码器、解算计算机、图文信息显示装置等组成的智能光电火控系统的总体结构和工作原理。设计确定了系统各组成部分的具体结构形式、性能参数以及电视观描,图文显示,高低射角装定,方位提前量修正,智能引信装定等功能的实现方案。系统具有电视观瞄、快速装表、直观显示、测速精度高、解算速度快、全天候等特点。

望远系统像倾斜的数字图像测量技术的研究

利用CCD摄像机采集像倾斜分划图像,建立线性回归数学模型,通过"目标移动法"和"亚像素定位边缘法"实现望远系统像倾斜的高精度自动测量。该方法可消除传统像倾斜测量方法中的主观误差的影响,图像处理误差小于10″,使测量的结果客观化,易于实现光电自动测量。

电子变倍对直视型光电成像系统效能的信道宽度评价方法研究

根据信道宽度理论,给出了一种描述电子变倍在直视型光电成像系统中效能的方法,表明电子变倍对于光电成像系统的效能存在最佳值mm,适当的电子变倍可获得更好的成像视觉效果,过大或过小的电子变倍均可能降低视觉效果.给出了在信道宽度最佳条件下最佳电子变倍值的定量确定方法,计算结果与实际光电成像系统的观察效果基本一致.

CCD自扫描测量光电摄像系统MTF的方法

调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)是评价成像系统成像质量的重要指标。介绍了用MTF评价光电摄像系统成像质量的方法。采用电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)自扫描接收通过MSFC_IV中焦和短焦平行光管后的被测试样的星点图样,经数据采集、转换及处理,定量地给出了被测试样的MTF值。结果表明,该方法能够快速、准确地定量评价光电摄像系统的成像质量。

基于昆虫复眼技术的全视场运动目标监测系统

以昆虫复眼的仿生技术为基础,应用线阵CCD图像传感器、CPLD、AVR微处理器及运动目标检测算法实现了一种全视场监测系统,能简单而精确地探测出运动物体的角坐标和角运动速度。不仅对系统的硬件设计和软件设计进行了讨论,而且对应用的算法也进行了的介绍。

微小型无线光电传感网络的实验系统设计

基于nRF905低功耗、高灵敏度无线收发的一体芯片实现了一种微小型无线光电传感网络实验系统。讨论了实验系统的硬件节点、网络通信协议及软件的设计。实验结果表明,在19.2kbit/s速率下,系统中任意两节点可实现30m(室内)至150m(室外空旷地带)范围内的无线通信。该系统具有硬件设计简单、软件及其协议编程方便等优点,可微型化、低成本的应用于无线光电传感器网络系统。

基于YUV空间的双通道视频图像色彩传递及实时系统

研究基于YUV空间的双通道黑白视频图像彩色融合与传递方法,建立以TM1300为核心的实时系统.用2片TM1300分别对双通道图像进行预处理,计算图像均值和方差.用第3片TM1300在YUV空间将双通道图像融合为彩色图像(源图像),再将其分量根据白天光照下彩色参考图像与源图像的标准方差比进行缩放,把参考图像的色彩和亮度分布传递给源图像.实验结果表明,算法在易于实时处理的同时获得了与白天图像类似的自然色彩效果.

夜视领域几个热点技术的进展及分析

作为夜视技术的主要技术途径,微光夜视和红外热成像技术在现代战争中具有重要的地位,掌握先进的夜视技术对于控制战场形势至关重要。随着各种现代夜视技术在世界各国军队中的装备中应用,"拥有黑夜"已逐步成为"共享黑夜"。为继续保持夜视技术的优势,美国及其盟友不断地发展更为先进的夜视技术和装备,并取得重要进展。介绍了夜视技术的几个重要的技术进展,分析了其对整个夜视技术发展以及应用的影响,希望对加快发展我国的夜视技术,促进夜视装备的有效应用起到促进作用。

水下距离选通成像系统后向散射光的计算

为了实现在室内测试距离选通成像系统的分辨力,建立了后向散射光模型.分析并给出了典型的脉冲激光照明的水下距离选通成像系统的光学几何结构和相关参数.采用辐射传输理论建立了水下距离选通成像系统的后向散射光模型.编制了相应的计算机程序,根据典型系统参数计算并绘制了系统的重叠系数和后向散射光随时间的变化曲线.结果表明,到达探测器的后向散射通量随时间快速上升,达到最大值后又快速下降,5ns激光脉冲的后向散射辐射通量集中分布在20ns时间间隔内.

基于“猫眼”效应的激光侦察技术及其在军事上的应用

光电设备或光学观瞄设备的光学窗口对入射激光具有较强的反射特性,该特性也被称为"猫眼"效应。从理论上分析了猫眼效应产生的机理,并将理论计算结果与实验结果进行了比较。论述了基于猫眼效应的激光侦察技术原理和该技术在军事上的应用。讨论了影响猫眼效应的因素,并用实验结果证明了理论分析得出的部分结论。

基于超声红外技术对金属管内壁缺陷的检测

为提高管道的运送效率,及时检测排除管道内壁的缺陷非常重要。提出利用超声红外无损检测方法对管道内部进行检测。超声主动热激励试件,高频红外热像仪记录试件表面温度变化,结合了超声摩擦生热和红外热成像的优点。对壁厚约为3.3 mm检测难度较大的金属管内壁缺陷进行了检测。通过对采集数据和热图的处理分析,准确快速地确定缺陷所在的位置。实物对比分析表明:超声热激励红外无损检测技术可以对金属管道内壁缺陷进行准确检测定位。

基于Virtex-4 FPGA的低功耗图像融合系统

基于电源模块、外部存储器和FPGA器件等具体分析了融合系统的低功耗设计。FPGA器件选择了Xilinx公司针对高性能信号处理的Virtex-4 SX35三百万门级芯片,电源模块采用TI公司的两片TPS54310和一片TPS54610,具有低功耗特性,电压调节范围为0.9～3.3 V,调节精度可达1%。外部存储器使用高速、低功耗的ZBT SRAM存储器,消除了标准SRAM器件存在的读和写周期间的等待状态和空闲周期,该功能可极大地改善存储器性能,在存在频繁的读/写操作变换时效果更佳。结合图像融合算法的特点和Virtex-4 SX系列FPGA的资源与技术优势,讨论了在总线编码、流水线设计和并行处理等方面的低功耗设计方法。结果显示:采用此技术设计的融合系统有效降低了系统的实际功耗,其动态功耗降幅可达50%,为提高融合系统的可靠性提供了有力支持。