“日盲”紫外电晕探测系统定标

"日盲"紫外电晕探测是电力设备检修与维护的主要手段之一。为了提供更为准确和客观的评价依据,需要对"日盲"紫外电晕探测系统进行辐亮度定标,从而确定目标辐亮度与增益控制电压、系统输出灰度值之间的关系。为此构建了由高稳定氘灯光源、积分球、光纤光谱仪等组成的定标装置。采用可溯源美国NIST的紫外标准氘灯对光纤光谱仪进行光谱辐照度标定,并以光纤光谱仪作为标准探测器对电晕探测系统进行定标。通过实验拟合出ICCD增益控制电压与系统增益之间的关系曲线,并给出了系统的标定方程。随后进行了三组不同增益的验证实验,实验结果表明在线性区内辐亮度推算值与测量值之间的最大相对误差为6.11%,均方根为3.22%。经分析,文中所采用的系统定标方案的不确定度为9.1%,基本可以满足了"日盲"紫外电晕探测系统的需求。此外,不同增益条件下的系统响应特性可以为"电晕"探测过程中进行自动增益调整算法的设计提供参考依据。

“日盲”紫外增强型CCD的自动增益控制

为使"日盲"紫外增强型电荷耦合器件(SBUV-ICCD)适用于不同辐亮度目标的探测,并避免由于长时间高亮度照射引起的器件损害,提出了适用于SBUV-ICCD的自动增益控制(AGC)算法。应用连续N帧图像直方图求和作为分析对象,将其分为背景段、目标段、明亮段及饱和段,使用明亮段与目标段的比例系数及饱和段与明亮段的比例系数为控制参量,完成了AGC算法,并设计实验对其进行了验证。实验结果表明,通过控制饱和系数<0.2,明亮系数在0.4～0.8内,当目标辐亮度突变或缓慢变化时该算法均能够在1～3s内实现增益的调节,在保护相机的同时使图像具有较好的分辨率。

RSA协处理器与F2812接口设计

采用RSA协处理器作为嵌入式VPN服务器中RSA运算核心部件,给出了其与主控制器F2812间的硬件接口设计、供电电源系统的设计,并进行了与硬件接口相关的软件模块设计与实现。经系统调试及测试,RSA运算速度达到预期性能,可以满足嵌入式VPN服务器的要求。

嵌入式Linux下基于MAX7359的矩阵键盘驱动开发

针对双谱段电晕探测系统的开发需求,以Atmel的RM926EJ-S微处理器AT91SAM9G45与嵌入式操作系统Linux3.0.4为系统工作平台,在分析Linux下I2C设备驱动模型和输入子系统模型的基础上,详细介绍了矩阵键盘输入设备的驱动配置过程、内核代码移植及其应用程序接口。测试结果表明:该驱动运行稳定可靠,到达预期目的。

应用改进迭代最近点方法的点云数据配准

提出了基于点云边界特征点的改进迭代最近点(ICP)方法来提高逆向工程中点云数据配准的效率和精度。首先,提出了基于点云边界特征点的初始配准方法。对点云最小包围盒进行三维空间划分,建立空间网格模型;运用边界种子网格识别及生长算法,从点云边界提取特征点,运用奇异值矩阵分解法(SVD)求出点云的变换矩阵,得到初始配准结果。然后,提出了改进的ICP精确配准方法。对点云对应点赋予权重,剔除权重大于阈值的点,通过对目标函数引入M-估计(M-estimation),剔除异常点。最后,在初始配准的基础上,运用改进的ICP方法精确配准。对经典ICP方法和改进ICP方法做对比实验,结果显示,改进方法的配准效率提高了70%以上,误差减小到0.02%。实验表明,本文方法大幅提高了点云配准的效率和精度。

基于运动恢复的双目视觉三维重建系统设计

对基于双目立体视觉的一种三维重建系统进行了改进和扩展。将视差细化处理环节引入现有系统,使原视差及相邻视差的匹配代价拟合为一条二次曲线,并为该曲线重新寻找更加精确的视差。进一步将运动恢复计算环节引入系统,通过估计当前视角的摄像机运动矩阵和以跟踪点和摄像机运动矩阵为参数构造能量函数,对能量函数进行优化来有效缩小误差,恢复出准确的运动矩阵。实验结果表明:新增的视差细化处理环节有效提升了重建点云的精度,使细化前后三维重建结果误差平均减少了16.3%,避免了片状点云现象;新增的运动恢复优化环节,能够精确地恢复摄像机的运动矩阵,优化后三维重建结果平均重投影误差减少了95.5%;重构后不同视角的点云之间不再孤立,重建模型整体拼接自然。

基于可Markov分割混沌系统的图像加密算法

为了设计复杂度高、安全性好而计算代价小的图像密码算法,该文从一类新的具有Markov分割性质的混沌系统出发构造了此算法。首先,通过控制此混沌系统的参数并配合时空混沌系统设计了一个密钥流发生器;然后,利用真随机数发生器产生的随机数来扰动系统的初始密钥,以动态生成图像的置换矩阵和加密密钥流;最后,通过利用不同群中的加法混合运算构造扩散函数以增加破译复杂度,以两轮迭代完成了图像加密过程。实验结果表明,此混沌系统产生的密钥流序列有比较好的统计特征,该算法可以破坏原始图像的特征,使得密文图像难以辨识。进一步分析可知,该算法可以很好地抵抗差分分析等其它已知攻击,效率高于一些基于超混沌系统设计的密码算法。此外,此算法计算简单,安全性高,易于实现,具有良好的应用前景。

大相对孔径紫外成像仪光学系统设计

为解决目前大多数紫外成像仪存在的定位和指向精度差、色差较大、分辨率及光能利用率不足等问题,设计了一款高分辨率的大孔径消色差紫外光学系统。首先,根据电晕放电检测的应用需求,提出了紫外光学系统的总体设计。然后利用熔石英及氟化钙两种材料的不同色散特性,根据改进的双胶合透镜结构设计了一款大孔径的消色差紫外光学系统,并对该系统进行了公差分析。设计的紫外光学系统在全视场全探测范围内点列图均方根直径<0.08 mm,分辨率为20 lp/mm,满足电力行业中对电晕探测的需求。

CCD光电参数测试系统的研制

研制了一套CCD光电参数测试系统，可实现对CCD的无效像元、相对光谱响应、响应度、等效噪声照度、动态范围、面响应度不均匀性等光电参数的全自动测试。CCD的相对光谱响应测试基于单光路直接比较法实现，而其他CCD光电参数的测试则基于特制的积分球光源。四个可独立开关的溴钨灯分别安置于四个次积分球内，经高精度电动光阑与主积分球级联，主积分球壁上的照度计经标定后可实时测试积分球光源出口照度值。该光源色温不变，可在大动态范围内以较高精度实现连续调节，满足CCD光电参数测试的需求。利用上述装置对E2V公司科学级CCD47-10B进行了实际测试，并分析了测量的不确定度。结果表明：相对光谱响应测试覆盖光谱范围400~1000 nm，不确定度为4.37%。光电转换参数测试装置距离光源出口23 mm处照度覆盖动态范围0~235 lx，Φ80 mm范围内照度均匀性达到99%,测试不确定度为4.9%。该系统可用于航天级CCD的光电参数测试及芯片甄选。

基于PCI Express总线的高速光纤接口卡的设计与实现

针对高速数据采集和远程传输的需求,提出了一种基于PCI Express总线的高速光纤接口卡的设计方案和功能实现。该接口卡基于单片Virtex-5 FPGA,采用PCI Express总线架构,以LocalL-ink做为内部链路,并利用Aurora协议实现远距离光纤传输。通过采用DMA的数据传输方式,接口卡的传输速率达到了700 Mb/s。

CCD器件相对光谱响应测试仪

设计并实现了一种涵盖400～950nm的全自动CCD器件相对光谱响应测试仪。分析了成像器件的相对光谱响应测试原理,采用宽光谱、高灵敏度响应的科学级光纤光谱仪QE65000作为参考探测器,基于单光路直接比较法,构建了CCD器件相对光谱响应测试仪器。该装置可全自动完成CCD器件的相对光谱响应测量,不确定度分析结果表明,该装置对CCD器件开展相对光谱响应测试的最大不确定度为6.21%,满足应用需求,可为CCD等图像传感器甄选、参数性能评价及后续整机测试提供关键数据支撑。

基于FPGA的实时视频采集预处理系统设计

采用Verilog语言设计了一套基于RGB格式的视频采集预处理系统,先将采集到的RGB信号转换成易于处理的YCbCr信号,然后进行相应的处理,最后再转为RGB信号输出显示。系统包含视频采集模块、视频显示模块、IIC控制模块和视频处理模块。各个模块的功能通过在Xilinx公司的XC5VLX110T上得到实现。给出了系统的效果演示、仿真结果和效率分析,结果表明该方案是可行的,并且在处理速度上有很大的优势。

超大动态范围日盲紫外辐照度光源

为实现对动态范围达120dB的日盲紫外增强型电荷耦合器件(SBUV-ICCD)的辐照度定标,设计并实现了超大动态范围日盲紫外辐照度光源。首先估算出SBUV-ICCD的辐照度定标所需的动态范围,其次采用氘灯、积分球、高精度光阑及平直光轨等,基于辐照度距离平方反比定律实现了光谱结构不变,而辐照度在极大动态范围内连续变化的光源,并对其进行了动态范围及稳定性测试。结果表明,该光源实际覆盖辐照度0.278～2.8×10-7μW.cm-2,稳定性为0.93%/3h,能够满足SBUV-ICCD定标的需要,且可复用于紫外探测器面均匀性测试、成像系统辐亮度定标等。

基于细胞自动机规则198的单向散列函数

基于周期边界一维三邻居细胞自动机规则的非线性特性,结合细胞自动机与传统单向散列函数的优点,提出一种基于细胞自动机动态参数的单向散列函数设计方法.在以MD5算法为核心的迭代结构下,将上一步迭代的输出寄存器值经过规则198演化一次后作为本步迭代的迭代参数,从而实现了明文消息变化的二次扩散,并最终输出128比特散列值.实验结果表明,该算法对明文的变化极其敏感,具有强而稳定的混乱和扩散性质及较优的软硬件实现速度,实用性较强.

日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统

为评估日盲紫外像增强器的带内响应能力及带外截止能力,基于标准替代法,设计并实现了宽光谱大动态范围的日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统。系统选择宽波段、高亮度、高稳定性的激光泵浦白光光源作为基本光源,与单色仪配合构建了单色辐照场,并采用可溯源于美国NIST标准的硅陷阱探测器作为参考探测器,通过高精度静电计和多种抗干扰手段进行微弱电流测量,实现了对日盲紫外像增强器绝对光谱响应的高精度测试。实验结果表明:系统可覆盖光谱范围200 nm^630 nm,动态范围达106,测试不确定度低于5.5%。该测试系统稳定可靠,精度高,基本满足日盲紫外像增强器筛选的应用需求。

高精度DA电路的设计与实现

高精度的DA电路在电路系统中具有重要的作用,微纳驱动控制领域,压电陶瓷驱动电路中前级数模转换电路的精度对整个系统的性能有显著的影响。详细阐述了高精度数模转换系统设计、实现及测试的全过程。首先,对硬件系统进行详细的设计,这些设计主要是针对低噪声的需求而展开;其次,以DA芯片PCM1702的串行接口为例,详细的阐述了使用GPIO模拟芯片串行接口的设计理念,并通过实际编程予以实现;最后,使用HP2458a万用表对设计的系统进行测试,以检测系统的性能。测试表明,设计的系统输出电压纹波为130μV,输出电压分辨率为100μV,该设计结果满足系统在低噪声系统中的应用。

基于标号回传的二值图像连通体标记算法

提出一种基于游程标号回传的二值图像连通体标记算法,该算法以游程为处理对象,将目标结构中的标号传播到游程结构中,进行游程连通性判断,将与当前游程连通的游程中最小值回传到对应的目标结构中,确保在同一连通域中有相同的根标号,进而完成二值图像标记。该算法对二值图像可以实现一次性标记,同时完成连通区域的面积、质心等特征信息的提取。具有占用内存小、实现简单、能标记任意复杂连通区域的优点,可用于红外弱小目标的检测。

单纤单向数据隔离系统的设计与实现

为了提高单向数据隔离系统的安全性,分析了无源光隔离器的物理原理,并将其应用于单光纤的数据传输过程中,80dB的光隔离度保证了反向传输的光强度在光探测器的探测阈值之下。结合前向纠错码RS(255,239)和物理层编码8B/10B2种编码技术,在保证单光纤无反馈传输链路极低误码率的前提下,提高了双网间的数据传输速度。测试结果表明,在使用1310nm单光纤、1.25Gbps SFP光纤接口模块的条件下,系统内存间的链路数据传输速率最大为850Mbps,稳定为720Mbps,硬盘间的文件数据传输速率最大为300Mbps,稳定为210Mbps。

基于ARM的高分辨率压电陶瓷驱动电源

根据压电陶瓷微位移器对驱动电源的需求,设计了压电驱动电源系统。详细介绍了电源系统中的数字电路部分和模拟电路部分,并对驱动电源的精度与稳定性进行了分析与改进。最后对驱动电源的性能进行了实验验证,实验结果表明:所设计的电源输出电压噪声低于0.43 mV、输出最大非线性误差低于0.024%、分辨率可达1.44 mV,能够满足高分辨率微位移定位系统中静态定位控制的需求。

基于LabVIEW的紫外ICCD相对光谱响应测试

针对传统测试方法自动化程度低、操作复杂的不足,设计了一套基于虚拟仪器的全自动紫外ICCD相对光谱响应测试系统.该系统以高灵敏度的科研级光谱仪QE65000作为参考探测器,以LabVIEW为软件开发平台,将紫外ICCD图像采集、QE65000数据采集、单色仪控制、位移台控制、试验结果记录和处理等功能融为一体,实现了基于直接比较法的215～400 nm光谱范围的紫外ICCD相对光谱响应的全自动化测量,测量最大不确定度为5.45％.利用该系统对国内、国外ICCD进行了对比测试,为紫外ICCD探测器的甄选、参数性能评价提供了重要参考,也为国内ICCD的改进优化提供了指导.实验证明,该测试系统操作简单、运行稳定、自动化程度高,极大地提高了测试效率.