强光干扰ICCD微光夜视系统仿真方法研究与评价

论文重点考虑近贴聚焦式像管结构的ICCD图像传感器,利用OSG渲染引擎设计了一套完整的微光视景仿真系统,支持实时并大量地生成多条件任意视角下逼真的微光影像,已基本达到国外成熟商业软件的要求。针对微光系统易受干扰的问题,论文模拟出场景依次叠加传感器调制传递效应、噪声因子和强光干扰后的成像效果,引入了图像的灰度均值、均方误差、信噪比、相关度等指标,完成对ICCD夜视系统抗干扰特性的定量评价。

用于微光成像的BCCD,ICCD,EBCCD性能分析

研究 BCCD,ICCD,EBCCD 3种微光器件的基本性能 .通过实验测量了器件在各种照度下的极限分辨力及MTF,并分析了影响器件信噪比的各种因素 .研究表明 BCCD有一定的微光成像能力和很强的紫外探测能力 ,在中等微光照度下 ,其性能优于目前使用最广泛的 ICCD;而 EBCCD在各种照度下 ,其性能都超过

紫外ICCD的辐射定标

为保证紫外探测所得数值结果的准确性并为电力电晕探测等应用提供直接的技术支持,对UV-ICCD的辐射定标技术进行了研究,以建立靶面输入辐照度和探测器数字化输出之间的响应特性关系。推导了辐射定标的原理,并基于标准氘灯对UV-ICCD探测器进行了辐射定标,其标准光源由美国国家标准和技术研究所(NIST)标定,不确定度为5%。在固定积分时间和固定MCP增益情况下,实验标定了UV-ICCD探测器的响应以及UV-ICCD探测器响应与MCP增益之间的关系。初步的定标数据显示,UV-ICCD探测器的响应是线性的,MCP增益与输出图像的平均灰度值成正比。最后,对影响定标结果不确定度的来源进行了分析,结果表明,辐射定标的最大不确定度约为7.94%,满足<10%的定标要求。

基于ICCD的高压电晕放电紫外光谱检测

对高压电器局部自持放电的光强谱系的强度分布进行了分析,建立了高压电晕放电紫外光谱特征谱线下光强与探测距离的关系,并采用紫外光谱功率法对高压电气设备的电晕放电进行了实验研究。实验系统包括针极放电装置及ICCD探测器,通过光纤传输对日盲区紫外光谱进行探测。试验中调整光纤探头位置,分别改变光纤探头垂直距离和光纤探头距中心点左右偏移距离,采集相应的紫外光谱,并对波长为262.773 nm、265.456 nm和274.435 nm处的光谱强度与偏移位置之间的关系进行数据拟合,拟合后的指数函数形式与理论分析相吻合。对采集的紫外光谱数据采用Burg递推算法进行功率谱估计,发现大约350 Hz的功率谱密度可作为特征参量,表明了对电晕放电点识别的可行性。

“日盲”紫外ICCD的信噪比

分析了"日盲"紫外增强型电荷耦合装置(SBUV-ICCD)噪声的来源及特点。考虑SBUV-ICCD工作时系统增益高,单光电子的响应会扩散到CCD邻近像素中去,故将SBUV-ICCD作为线性时不变系统,引入单光电子冲激响应到SBUV-ICCD信噪比计算中,利用傅里叶变换原理推导出其信噪比模型。模型采用了二维高斯函数拟合SBUV-ICCD单光电子冲激响应的方法,较传统间接分析的方法更为简单适用。分析了增益对SBUV-ICCD信噪比的影响,测量了辐照度在10.3～810.6pW/cm2内变化时SBUV-ICCD的信噪比。实验结果表明,该模型的标准差为0.78,可用于SBUV-ICCD的性能分析。

空基紫外成像仪关键器件ICCD非均匀性校正技术

从理论上分析了ICCD光电响应非均匀性的产生机理,并由此建立光电响应数学模型。基于两点多段非均匀性校正算法给出了ICCD非均匀性校正方程,并通过大量实验得到ICCD在特定条件下的校正系数。在实验过程中发现IC-CD的雪花点(主要由探测器的随机噪声引起)和盲点是影响非均匀性改善的主要因素,采取相应照度的响应进行了补偿。结果表明:通过补偿和校正输出图像,可以有效地减小紫外成像仪由探测器的非均匀性所带来的测量误差,使非均匀性降低了37.1%,在一定程度上减少了由于ICCD的物理特性和制造缺陷所带来的固有图像噪声。

ICCD相机建模与仿真分析

ICCD相机建模是该相机图像模拟和改进相机设计、系统性能优化需要解决的重要问题。依据ICCD相机实际物理结构和参数建立了完整动态响应的物理模型和系统的噪声模型,并对相机在典型工作条件下的系统性能进行了仿真分析。

ICCD紫外告警系统能量传递过程分析

从目标的辐射能量传递出发,针对紫外告警系统的作用距离估算问题,分析了辐射照度与辐射通量两种形式下的能量在ICCD紫外告警系统中的传递过程。分别将上述过程用于实例的计算,得到了CCD靶面能量与作用距离的关系。此过程的分析为建立基于点源探测和基于成像探测的紫外告警系统作用距离估算模型提供了理论依据。

基于ICCD的快速荧光显微成像技术及在活细胞研究中的初步应用

利用像增强型CCD、氩离子激光器和氙灯等建立了一套快速荧光显微成像系统,并初步应用于活细胞研究。实时观测和拍摄了大鼠脑微血管内皮细胞增殖分裂过程中细胞内钙敏感荧光探针Fluo-3标记的钙离子浓度分布快速变化的图像,并选取动态图像中四个典型的点给出荧光强度灰度值的变化曲线。该系统可用于高灵敏实时记录活细胞内基于荧光显微成像的快速变化过程,为活细胞的研究提供了一种很好的观察和分析手段。

X射线敏感ICCD图像传感器研究

为了满足小幅面,高分辨率X射线敏感图像传感器的需求,研制了两种采用ICCD的X射线敏感图像传感器,一种由带光纤面板窗口的CCD、Ⅰ代像增强器、以薄云母为衬底的X射线转换屏构成,工作面积为6.4 mm×4.8 mm;另一种由带光纤锥窗口的CCD、Ⅱ代像增强器、以光纤面板为衬底的X射线转换屏构成,有效工作面积为12.8 mm×9.6 mm。测试结果表明两种传感器的空间分辨率大于5 lp/mm,对线缆的实验结果表明,该图像传感器可以清晰地确定线缆的塑料包层厚度和均匀性。

ICCD相机动态范围与空间分辨率

采用二级级联简化模型和探测量子效率理论推导了ICCD相机最小可探测光子数与增益、调制传递函数之间的关系,理论结果表明相机动态范围随分辨率的增加而减小,实验测量了空间分辨率为5 lp/mm和3.1 lp/mm时相机的动态范围,与理论结果符合较好。

基于ICCD的微光成像建模与仿真

分析了ICCD相机的光谱辐射响应和空间响应特性,建立了ICCD相机的数学模型,包括:亮度模型、MTF模型和噪声模型。研究了地面光谱反射特性和光照强度对微光图像对比度的影响,导出了包含ICCD相机综合特性的图像仿真方程。并在此基础上,提出了基于日间航拍图像的微光图像仿真方案。仿真实验结果说明了该方案的有效性。

微光ICCD参数校准装置的弱光均匀光源系统

在微光ICCD参数校准装置中,为了获得分辨力、信噪比、最低照度及像面均匀性等参数测试中光源输出不同光照度,需要大动态范围积分球微弱光均匀光源。通过对传统的光源结构以及存在的局限性进行分析,根据微光ICCD综合参数测试中对光源照度的不同要求,设计了弱光均匀漫射光源系统。光源系统采用双积分球模式,利用楔形渐变光阑及可变孔径光阑实现在色温恒定下照度的连续变化,形成不同照度范围的均匀漫射光源,对微光ICCD参数校准装置的弱光均匀漫射光源照度输出范围及均匀性进行了测量,得到该光源的出射光照度范围为(10-7~103)lx,出射光照度均匀性优于98%,光源满足微光ICCD性能参数测试的要求。

ICCD双色热图像温度场检测系统的波长选择

综合考虑了ＩＣＣＤ双色热图像温度场检测系统所涉及的辐射源辐射特性、滤光片透过率及接收ＩＣＣＤ光谱响应特性等因素。

紫外ICCD的线性测量

以辐射度学为理论基础,研究了紫外ICCD(UV-ICCD)的线性测量技术,提出了比较测量方法。参考探测器的光纤端面和UV-ICCD的光敏面置于同一截面内,首先使用线性参考探测器测量辐照度的衰减变化,然后将被测UV-ICCD置于辐照度场中心,记录不同辐照度下UV-ICCD的输出。最后,直线拟合给出UV-ICCD的灰度输出与输入辐照度关系曲线。参考探测器线性度的好坏直接决定线性测量的精度。为此,采用了非线性度不高于0.2%的科研级光谱仪。测量装置主要由标准氘灯、光学衰减器、积分球、参考探测器、电移台和计算机等组成,测量过程由计算机配套专用软件进行自动控制。实验结果表明,所测UV-ICCD的非线性度不高于3%,比较法测量的不确定度小于5%。

透镜耦合ICCD相机级联模型和探测量子效率

利用线性系统理论,建立了透镜耦合ICCD相机的级联模型,用一级虚拟散射过程来等效像增强器对量子的散射过程.用探测量子效率和量子统计曲线分析系统的性能,发现系统在高增益状态,低频时探测性能基本不变,高频时随着频率的增加,性能下降很快;在低增益状态时,散射对系统性能影响明显,在散射级前端存在高增益级有助于提高系统性能.

光锥耦合对ICCD成像系统分辨力的影响分析

对耦合过程中的每个环节的分辨力变化情况进行了实际测试和对比分析。阐述了制约ICCD分辫率的瓶颈因素,提出了通过耦合高清数码相机CCD来提高ICCD分辨力的方案。

基于 ICCD 双色热图象的温度场实时检测传感系统

基于ＩＣＣＤ双色热图象的温度场实时检测传感系统＊张华潘际銮廖宝剑（清华大学北京１０００８４）０引言在冶金、轧制、磨削加工以及各种热加工过程中都涉及到动态温度场的检测问题，实时检测并控制目标物体的温度场分布成为提高生产质量和生产率的关键，为此设计满足实...

时间分辨型ICCD成像系统研制

ICCD成像系统是将像增强器耦合到CCD上,以获得更高的信号增益、更高的信噪比和更大的动态范围。通过电子快门控制像增强器开启时间实现时间分辨。介绍了时间分辨型ICCD成像系统的组成和研制,给出了系统的性能参数。系统在放大倍数为1的情况下,物面空间分辨率优于5 lp/mm,相机的动态范围为38.7倍,同步精度<2 ns,时间分辨为5 ns。

ICCD相机遥感模型与仿真

文章介绍了一个基于增强型CCD相机 (ICCD)的遥感成像模型 ,并对模型的 4个基本组成部分 ,即ICCD相机模型、大气传输模型、地面反射率模型、星历模型 ,进行了探讨和分析 ,该模型可以模拟动态条件下 (时间、地点、气象条件等变化 )ICCD相机的成像过程。