船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能研究

为有效预防铸铁材料的腐蚀,提高船舶的安全性,研究船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能。制备纳米Fe粉体材料和添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料以及指标甲酸溶液,利用正火态20钢制备铸铁试件M-1和M-2,将甲酸溶液作为腐蚀溶液,在不同高温环境下进行抗高温腐蚀性能测试。试验结果表明,铸铁涂层试件在高温甲酸溶液腐蚀后,涂层表明呈现不同程度凸起,该凸起为Al和Cr氧化物以及Fe氧化物,该氧化物对铸铁材料起到了保护膜作用,因此试件M-2的抗高温腐蚀性能较好;在相同高温甲酸溶液腐蚀环境下,试件M-2的质量损失数值也低于试件M-1,表明添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料制备成的铸铁试件M-2抗高温腐蚀能力较强。

M2型缩微摄影机片间距不均成因分析与处理措施

本文介绍了导致富士M2缩微拍摄机所拍摄胶片出现片间距不匀现象的成因以及相应的解决办法,细述了维修缩微设备的工作流程,并解析了维修实例。

声波驱动的无线水下摄像机面世

科学家估计,超过95%的地球海洋从未被观测到过,而为水下摄像机长时间供电成本太高,阻碍了对海底的广泛探索。美国研究人员开发出一种声波驱动的无电池无线水下相机,为解决这一问题迈出了重要一步。该相机的能效比其他海底相机高出约10万倍,即使在黑暗的水下环境中,也能拍摄彩色照片,并通过水无线传输图像数据。

科学级CCD远程图像采集系统

介绍了一种基于高分辨率超感光度(EXview)CCD的光纤远程传输采集系统的设计方法。该系统利用专用集成芯片实现其时序驱动;双复杂可编程逻辑器件(CPLD)完成系统的逻辑控制;采用带相关双采样的16位高精度模数变换器(ADC)对模拟视频进行数字化,从而提高系统动态范围。为满足其极端实验环境的应用,基于TLK1501进行大容量视频数据的远程传输;利用USB接口实现了计算机终端采集。最后,实验测试了系统的两个重要的评价参数:动态范围和系统灵敏度。该系统具有140万像素、16位高精度数字化位数、30km以上的远程传输能力,其动态范围为1000～1500倍、灵敏度为2.34ADU/e-左右,暗电流约为6e-/pixel.s-1[>32℃]。实验显示该系统适用于对分辨率、灵敏度、安全性等要求高的科学研究中。

标准图形法求解相机镜头非线性畸变的研究

通过分析和实验 ,认为光学镜头产生非线性畸变的主要原因是透镜组合时的轴向间距误差 .提出了把非线性畸变参数的求解独立于相机其他参数求解的方案 ,在机器视觉的研究和应用中 ,首先对图像进行校正 ,然后直接采用线性处理方法求解相机的内部参数和外部参数 .为实现上述方案 ,研究了一种求解非线性畸变参数的方法———标准图形法 ,并详细介绍了这种方法的基本思想、具体内容和计算方法 .实验证明 ,利用这种方法求解非线性畸变参数精度高且实用、可靠 .

采用移动光靶标的分区域相机标定

针对工业视觉测量中的摄像机标定精度及效率低的问题,提出一种高精度CCD相机分区域标定方法。该方法首先利用三坐标测量机(CMM)带动圆形发光二极管(LED)光靶标按梯形台状做精确空间移动,结合最小二乘椭圆拟合算法求解光靶标的像面位置,并与CMM三维坐标形成精确的空间标定点集。同时,将像平面按圆环形对称结构分割成N个区域,并结合改进的Tsai算法分别对每个子区域进行相机参数的标定。标定实验结果表明:经过分区域标定,相机采集点的总误差比单区域标定法降低了17%(N=8),单点平均误差降低了20%左右。算法可实现自动精确标定点采集,操作过程简单,基本满足中等精度的工业测量要求。所提出的相机标定法可应用于工业视觉测量,特别是大工件测量领域。

一种新型线结构光传感器结构参数标定方法

本文提出了一种以一个简单的一维工作台和齿形靶标标定线结构光传感器结构参数的新方法 ,并用罚函数约束求解出参数。该方法对可见光和不可见光的场合均适用。操作简单 ,速度快 ,不需要其它仪器辅助测量光平面上点的坐标。实验证明 。

工业线阵CCD相机系统测试与噪声评估

为了快速评价工业线阵CCD相机质量,本文选择信噪比为评价因子,建立了测试系统,研究了基于相机输出图像测试相机噪声的方法。分析了线阵CCD相机的噪声,建立了一个基于固定模式和随机噪声的信噪比计算模型,并分析了相关双采样(CDS)过程对电源噪声的影响。设计了一套适于工业场所的相机快速信噪比测试系统,结合理论分析数据和实际测试图像数据,提出了仅通过输出的8bit图片计算各噪声参数的方案。最后,对测试系统引入的光源不均匀性噪声进行了讨论,并证明该实验平台光源符合工业标准EVM1288要求。实验结果表明:当相机模数(AD)转化设置为8.7dB时,输出信噪比可达44dB;若排除光源干扰,输出信噪比可达46dB。该方案简便快捷,满足工业现场对相机信噪比评估的要求。

四通道X射线MCP行波选通分幅相机

简述了MCP行波选通分幅相机的工作原理及技术指标，报道了最新研制的四通道行波选通分幅相机的研制结果及使用情况，相机可接连拍摄12幅图象，每幅象的曝光时间为60至100ps、空间分辨率15lp／mm时调制度10％，观测时间在几百皮秒至几纳秒内可调．在星光装置上的使用表明相机的实用性强、抗干扰能力高，并在国内首次较全面地测量了各种靶型的时间分辨分幅结果．

数字式靶道阴影照相系统

介绍了一种基于脉冲激光光源和高分辨率CCD摄像技术的数字式靶道阴影照相系统,论述了该系统的组成和工作原理.给出了根据图像数据处理弹丸俯仰角和偏航角及质心坐标的方法,实现了二次短脉冲闪光的数字式靶道阴影照相系统,经过靶道射击试验取得了弹丸姿态和速度信息.实验结果表明,本数字化系统可以有效替代传统的火花胶片式靶道阴影照相系统.

百万像素电子倍增CCD数字化相机的设计

论述了一种基于1 024pixel×1 024pixel电子倍增(EM)CCD图像传感器(CCD201)的数字化相机设计方法。利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)产生CCD逻辑时序及视频同步处理控制时序;采用集成器件与分立器件相结合的方式实现EMCCD垂直驱动时序,获得视频信号;使用带有相关双采样(CDS)功能的16位模数转换器对CCD视频信号进行数字化。介绍了时序控制、驱动电路、视频处理电路等关键组成部分的技术实现方法。实验结果显示,数字化相机前端能够连续输出16位数字图像数据,光动态范围大于70dB,电子增益采用程控方式,增益倍数最高能够大于50dB。该设计方法已成功应用于远程EMCCD图像采集系统中,设计的系统能够在微光成像及辐射场诊断中应用。

数字全息图微缩输出系统设计

在研究全息图性质的基础上,提出利用拼接技术实现数字全息图输出的缩微系统。系统将数字全息图按顺序分幅,并逐幅输入透射型空间光调制器(SLM),使数字全息图经光学缩微照相系统记录在介质上。阐述了数字全息图微缩自动输出系统的构成及工作原理,给出了输出系统各器件的技术指标。实验结果表明,该系统性能稳定,工作可靠,分辨率高,噪声低。

日盲紫外-可见光双光谱照相机系统

为准确检测电晕放电的位置和强弱,考虑电晕放电会发出日盲紫外波段(240～280nm)光,对这一波段的目标进行检测可以避免太阳光的干扰这一特点,研制了一种基于分光方式的日盲紫外-可见光双光谱照相机。设计了一种孔径为68mm、焦距为180mm的高分辨率折反射结构的日盲紫外镜头,并设计了基于TMS320DM642的DSP芯片的图像处理电路。借助DSP/BIOS实时内核和RF5框架,实现了图像采集、图像输出显示、和压缩存储任务的调度,采用加权平均算法实现了图像融合。在阳光强烈的夏天对90m处的汞灯紫外点光源和背景进行了野外成像实验,获得了较为清晰的紫外图像、可见光图像以及合成图像。此外,提出了相机的改进建议。

二维合作目标的单相机空间位姿测量方法

针对空间交会对接的近距离位姿测量要求,提出了一种基于单目视觉的二维合作目标位姿解算算法。为方便空中移动平台的调整以满足特定的位姿关系,引入了一种新的姿态角定义方法,此方法定义的三个姿态角可以作为平台姿态调整的反馈量且不受旋转顺序的限制。平面模型相对于相机坐标系的三个姿态角和位置向量可通过平面单应矩阵直接导出。在测量实验中,算法基于DSP平台实现,合作目标由4个共面LED光源构成,测量值基准由高精度倾角传感器和全站仪获得。对空间位置变化范围为2m×2m,姿态角变化范围为-30°~30°的目标平面进行测量,结果表明,本算法可实现0.88%的相对位置定位误差和最大为0.996°的姿态角测量误差,且单帧算法的解算速度仅为0.25ms。

中阶梯光栅光谱仪CCD相机的设计

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机。首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围。然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件。最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试。结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线。该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求。

APX-RS相机在高速摄影中的应用

通过分析APX-RS数字化相机的性能特点及主要技术指标,设计了针对高速运动中高速段、中速段及低速段的运动物体飞行姿态拍摄的动态实验,得到了飞行物体清晰的拍摄图像和准确的运动速度。结果表明,该相机能较好地记录4Ma以内的高速运动物体的飞行过程。

简便的高精度摄像机标定技术

本文利用投影和透视变换理论以及矩阵转换知识建立了摄像机数学模型，模型中全面考虑了镜头的径向畸变和切向畸变。提出仅用中心附近点求取像面中心的简单方法。在标定模型中考虑到二维孔靶与一维工作台运动方向不垂直因素的影响，从而简化摄像机标定的操作过程，提高了标定精度。

CsI：T1转换屏的发光灵敏度研究

转换屏在辐射照相系统中具有很重要的作用，它的效率影响整个系统的性能。本文对透明的具有较大厚度的CsI：T1转换屏的效率进行了详细的分析，推导了其效率的表达形式，并得到了实验的证明。

半导体制冷型高帧频CMOS数字摄像机及其成像噪声分析

为了提高高速CMOS图像传感器的成像质量,降低图像传感器暗电流和随机噪声,介绍了采用半导体制冷方法设计的高帧频CMOS数字摄像机成像系统,并针对该相机系统设计出结构一体化的多级半导体制冷器,实现了制冷量可控。实验结果表明,图像传感器制冷后的温度与环境温度的温差最大可达40℃;通过降低传感器温度很大程度上减少了暗电流固定模式噪声和瞬态随机噪声;此外,在摄像机内硬件实现了彩色滤波阵列转换和列向非均匀性校正,使输出图像信噪比提高了6 dB。该相机系统具有集成度高,结构紧凑,高分辨率,高帧频,高信噪比,宽动态范围,成像质量好等特点。

航天相机主镜热特性研究

研究了某航天相机的热特性，计算了该主镜在特定温度载荷下的温度分布，求解了该主镜的面型变化及达到热平衡的时间；同时对计算结果进行了分析；结合光学设计提出的要求，根据计算结果给出了主镜的温度水平和温度梯度变化范围指标，并提出了主镜热控设计的初步设想。