Surface contamination of the charge-coupled device

An experimental method to study the influence of surface contamination of a thinned, backside illuminated charge-coupled device(CCD) upon its quantum efficiency in soft X-ray region is suggested. A transmission grating spectrometer(TGS), in which the transmission grating is coupled to a thinned, backside illuminated charge coupled device, is used to measure the continuum X-ray emission from the end of cylindrical target irradiated by laser. In the measured spectra, only the carbon K absorption edge at wavelength of 4.4 um due to condensation of the vacuum oil oil the CCD surface is clearly seen. The surface contamination is considered as an effective "carbon filter" and the filter absorption to correct the quantum efficiency of the CCD camera is taken into account. The effective thickness of the carbon filter is determined by comparing the jump height of the measured spectra at 4.4um with those of the carbon absorption coefficient curves obtained from various carbon thickness. The accuracy of this method is tested by comparing the X-ray spectrum measured by the TGS with that obtained by a soft X-ray spectrometer.

线阵CCD辅助探测天幕阵列弹丸位置解析模型

针对典型光电测试系统存在的探测光幕结构复杂,测量精度较低,靶场布设困难的问题,提出了基于探测天幕和线阵电荷耦合器件(CCD)结合测量弹丸位置的方法;根据弹丸穿过探测天幕阵列和线阵CCD的时间和图像信息,结合探测天幕阵列和线阵CCD的空间几何关系,建立了弹丸位置的计算模型;按照误差传递理论,建立弹丸位置参数的全微分误差模型,仿真分析得到弹丸位置参数的误差分布在3.5 mm之内;通过弹丸位置测试试验,与纸板靶法测量弹丸坐标进行对比,误差均小于5 mm,验证了提出的测量系统的准确性和可行性。

亚像元的CCD几何超分辨方法

为了在现有CCD像元尺寸的基础上提高CCD像元分辨力,对CCD几何超分辨问题进行了研究。从研究现状入手,给出了现有算法及其不足,建立了亚像元超分辨成像数学模型,提出了亚像元的CCD几何超分辨方法。该方法将两片线阵CCD集成在同一器件中,在线阵方向上错开半个像元,同时读出时间减半,最终交织重组图像数据,以合成高分辨率图像。利用MATLAB7.0.1软件对双线性插值方法及亚像元成像方法进行了仿真,并定性定量地分析了两种方法的效果。结果显示:亚像元方法合成图像分辨率约为低分辨率图像的2倍,且两组仿真图像中的PSNR比双线性插值图像分别高出1.4864dB和2.2070dB。该方法可以显著地减轻欠采样引起的图像模糊,且实时性优于双线性插值方法。

一种新型CCD驱动电路设计方法

在结合直接数字电路驱动法与单片机口驱动法的基础上,设计了一种新型的CCD驱动电路,保留了原有两种方法各自的优点。仿真与实验结果表明该方法能提供多路驱动时序,驱动频率高,硬件电路简单,编程方便,具有较好的性价比及应用推广价值,已用于CCD图像采集系统的研制。

基于CCD的智能车导航系统研究

目前智能车导航大多采用摄像机来获取路面信息,针对这一特点研究开发了基于CCD的导航模块.详细介绍了CCD视频信号的采集及处理方法.考虑到环境光线的变化会影响导航效果,提出了一种自适应动态阈值图像处理算法;该算法运算量小,能跟踪环境光线的变化.同时给出了系统抗干扰的处理方法,从而有效解决了因外界光线和赛道变化引起的智能车跑偏问题.通过系统实验和竞赛,证明了该导航系统具有良好的智能性和抗干扰能力,即此方案是有效的.

基于HJ卫星CCD数据的冬小麦病虫害面积监测

遥感在农作物病虫害监测中广泛采用的简单植被指数阈值法难以判别冬小麦的健康状况。该研究选择二值逻辑回归法,分别建立实测光谱得到的植被指数与其健康状况之间的关系模型。结果表明,重归一化植被指数RDVI模型和三角植被指数TVI模型可信度较好。考虑到遥感监测冬小麦病虫害时,涉及的地域范围广,冬小麦生长状况存在明显的局域差异,采用了3×3邻域像元的一致性假设消除局部环境差异。将模型应用到中国新近发射的环境与灾害监测预报小卫星星座HJ-CCD传感器数据,得到提取的冬小麦受病虫害胁迫范围与枣阳市植保站普查结果相符,也与地面实测结果相一致,其中,TVI模型结果的精度达到76.47%,能够满足农作物病虫害面积遥感监测要求。

电容器铝壳表面缺陷检测的CCD图像处理

在铝电解电容器铝壳生产过程中,为了确保产品品质,降低消耗,应快速检测铝壳表面发生的质量情况,对异常现象能及时地作出报警、停机或自动分离提供判断依据。首先对采集到的铝壳图像进行灰度处理、中值滤波、二值化和边缘检测等处理,然后通过缺陷特征的提取,确定铝壳样件是否存在表面缺陷,根据检测结果将有缺陷的样件筛选出来。通过对主要缺陷样件的检测结果表明通过机械辅助设备可以实现在1s内同时检测约20个样件,能够满足整体加工流程对快速检测表面缺陷的技术要求。

CCD光电自准直仪工作原理及误差源分析

主要介绍了CCD光电自准直仪的工作原理并进行了误差源分析。

行间转移面阵CCD的TDI工作方式研究

具有微透镜的行间转移面阵CCD在空间辐照环境下,微透镜材料容易模糊,导致不能正常成像;而如果不使用微透镜,则会由于行间转移CCD的填充因子和量子效率低,曝光量不足,影响图像质量和信噪比,亦不能满足使用要求。本文提出采用时间延迟积分(TDI)工作方式来解决这一问题。使用现场可编程逻辑器件(FPGA),在实现行间转移面阵CCD KAI0340-S正常工作的基础上,根据TDI CCD的工作原理,实现了CCD KAI0340-S的TDI工作方式。同时,采用RS485总线,实现了计算机和FPGA之间的通信和数据交换,完成了面阵CCD TDI积分级数、行TDI积分时间、以及集成视频信号处理器增益和偏置参数的任意设置。实验结果表明,在没有微透镜下正常成像时,图像质量很差,其信噪比仅为22.13 dB(TDI级数为1);通过设置合适的TDI积分级数后,图像质量有很大的提高,信噪比超过33.62 dB(TDI级数为4)。行间转移面阵CCD的TDI工作方式,可以改善和提高在空间辐照环境下没有微透镜时的图像质量,解决了借助微透镜可提高其量子效率,但微透镜在空间辐照环境下时间较长又容易模糊的矛盾。

基于Kerr电光效应的冲击电压下液体电介质空间电荷高速CCD测量

空间电荷的存在直接影响液体电介质的绝缘击穿性能,为了更好地研究空间电荷的动态变化过程,建立了基于Kerr电光效应的冲击电压下液体电介质空间电荷的高速电荷耦合器件(CCD)测量系统。运用高精度光电传感器的测量方法,得到了室温下液体碳酸丙烯酯的Kerr常数。进而通过高速CCD的动态光电测量,并结合图像处理技术,求取了冲击电压下平行板铜电极间电场和空间电荷的动态分布曲线。实验研究表明:在平行板铜电极间,当液体介质中电场达到一定程度时会出现空间电荷的注入与输运,使得极间电场呈现出中间高两边低的分布情况。另外还分析了空间电荷的分布和输运对液体绝缘特性的影响,该研究为分析冲击电压作用下液体介质中空间电荷的产生机制及空间电荷对流注放电的影响奠定了基础。

基于CCD成像的侧向散射激光雷达几何标定方法

通过分析CCD成像特点,设计了侧向散射激光雷达几何标定实验,得到CCD各像元的角宽度,并确定了CCD像元与散射光位置之间的对应关系.对两次实验中采集的回波信号进行标定,并分别与POM02进行相函数比对、与后向散射激光雷达进行探测信号比对,结果表明:相函数廓线和POM02测量结果相吻合;侧向散射激光雷达信号与后向散射雷达的距离修正信号在650m以上的变化趋势一致.侧向散射激光雷达弥补了后向散射激光雷达在近地面段不能探测气溶胶的不足,该标定方法可靠,为进一步利用侧向散射激光雷达研究近地面气溶胶的时空分布奠定了坚实的基础.

高速CCD相机系统设计

采用KAF-1001芯片研制出了高速科学CCD相机。详细介绍了CCD相机的数据采集原理,CPLD在CCD时序中的控制,FX2系列CY7C68013 USB芯片在高速CCD相机数据传输上的运用及利用VC++开发的相机图像采集软件。通过对开发的样机所做的实验及数据分析表明,相机性能达到了高速科学CCD相机的要求,并提供了CCD相机的各项技术指标。

基于CCD的智能车寻迹方法

介绍自主式寻迹智能车的设计,探讨采用电荷耦合器件(CCD)作为路径采集模块实现自主寻迹的软硬件设计方法.系统以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A为主控制器,实现了对CCD输出的黑白视频信号的实时采集处理,通过边沿提取算法获得路径信息,对舵机和驱动电机采用P控制算法,使得智能车行驶快速流畅.研究表明此设计方案可在黑白(或色差较大)赛道上获得良好的自主寻迹效果.

潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪

由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度。利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证。实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求。本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义。

CCD辐射响应函数矩阵的建立与应用

为了能采用物理意义明确的函数式来表述大格式电荷耦合器件(CCD)的性能参数,直观地实现对面阵CCD辐射性能的评价,本文提出利用"辐射响应函数矩阵"概念来表述CCD每个像元的辐射性能参量。首先,分析了该矩阵各元素的物理意义,提出了对CCD每个像元的绝对辐射响应度、响应非线性度、暗噪声、信噪比以及非均匀性的描述方法。其次,对面阵CCD KAI-16000进行辐射性能检测,并利用回归分析计算出各像元的响应系数。最后,以测试结果为例,讨论和描述该矩阵的应用和结果。实验结果表明:该CCD近似成线性响应,通过矩阵函数可以计算出CCD非均匀性为3.1%,暗噪声为3.84。此方法实用,满足对大格式CCD直观表述的要求。

科学级CCD相机像元不一致特性及其校正研究

科学级 CCD相机是目前微光图像增强及其光电转换的重要器件。本文从图像转换质量的角度 ,以科学级 CCD相机为对象 ,研究了面阵 CCD像元特性不一致性的性质及其校正方法 ,揭示了这种不一致性是造成图像降质的重要原因 ,采用本文提出的

CCD在fs激光辐照下的损伤研究

用脉宽为60fs、波长为800nm的fs激光辐照电荷耦合器件,研究了电荷耦合器件在fs激光作用下的失效问题。实验得到fs激光作用下电荷耦合器件的失效阈值为4. 22×10-3 J/cm2。这比ns激光作用下电荷耦合器件的损伤阈值低2~3个量级。对该器件进行显微观测,在光敏元上没有发现损伤,但在器件的栅极上发现了明显的激光引起的损伤痕迹。

CCD微变形监测技术在边坡远程监控中的应用

探索低成本、高精度长期定点监测技术是目前边坡监测工程中急需解决的问题。CCD微变形监测仪通过光电信号的相互转化来获取边坡的稳定性信息,比起传统的监测仪器,其在精度、时效性及成本上均具有一定的优势,通过远程无线遥控监测,节省监测人力物力。在分析CCD微变形监测系统工作原理的基础上,将其应用于诸永高速公路K101边坡的长期监测,与前期安装的GPS、全站仪共同工作一段时间后,对比相近观测点的监测值,结果显示,CCD微变形监测系统所取得的数据具有良好的精度和长期稳定性,表明该监测系统监测效果良好,适宜于边坡的长期监测使用。

不同波长激光对CCD的干扰性实验研究

为了对比研究激光对可见光CCD的干扰效果,采用532nm,808nm和1064nm波长的激光对同一可见光CCD进行了干扰实验。结果表明,3种波长的激光对CCD都有一定的干扰效果,由于干扰波长、干扰功率、工作方式等不一样,干扰效果也存在差异。对于脉冲式激光器,532nm激光比1064nm激光具有更低的光饱和阈值;当各波长激光输出达到一定功率时,CCD会出现饱和串音的现象。此干扰实验为更好干扰CCD成像系统提供了一定的实验依据。

基于CPLD的高速面阵CCD驱动电路设计

着重介绍了基于CPLD来设计产生高速面阵IA-D1CCD芯片复杂驱动时序和整个CCD相机的电子系统控制逻辑时序。同时采用CCD视频处理专用集成芯片处理CCD输出信号,提高了图像信噪比,改善了图像质量。使用结果表明:该硬件电路结构简单、成本低廉、可靠性高、功耗较低,并满足了工程项目小型化的要求。