激光主动照明光学系统设计

为提高跟踪测量系统对暗弱目标的探测能力，设计一套自动化激光主动照明光学系统，对跟踪测量视场范围进行主动辅助照明。该系统在0．2～5 km 距离处的照明直径均为10 m，计算出其在－20℃及＋45℃的温度调焦量，照明仿真结果表明系统照明不均匀性＜15％。通过研究系统像差对照明均匀性的影响，以及对设计的调光组进行分析，得到调光组移动量与照明距离之间的理论关系，表明自动调节调光组位置即可实现不同照明距离处的均匀照明。设计和分析结果表明，该主动照明系统能够自动调节调光组位置，实现跟踪测量视场内的均匀照明，有利于跟踪测量系统对于暗弱目标的探测。

主动照明双相机交汇法破片空间坐标测试系统研究

针对当前战斗部破片空间分布测试方法无法满足外场恶劣环境的问题,提出一种结合激光辅助照明和原向反射技术的高速线阵相机交汇的测试方法。该方法利用两台线高速线阵相机视场交汇形成靶面,采用激光模组形成扇形光幕作并结合原向反射屏技术形成辅助照明,并由激光光幕测速仪提供同步触发信号。对测试系统的工作原理进行了描述的基础上,阐述了辅助照明的关键技术,并对系统进行了误差分析。完成了验证性实验。实验结果表明系统可以在行频为200kHz时,可靠捕捉目标图像;并计算出其空间坐标,在有效范围为1 m×1.2 m时,与标准靶纸相比,误差优于3 mm。

880nm半导体激光主动照明光纤耦合模块

为降低半导体激光主动照明红曝,选择波长880 nm大功率半导体激光器作为新型激光主动照明成像系统光源。根据光纤耦合过程光参数积不变原理,研制出波长880 nm大功率半导体激光器阵列单光纤耦合模块,利用光纤匀光作用使激光光束匀化整圆后用于激光主动照明。首次在波长880 nm大功率半导体激光器上采用阶梯反射镜光束整形方法,使激光光参数积与光纤匹配,激光高效耦合进入纤芯400μm、数值孔径0.22的光纤。室温条件下光纤耦合模块连续输出功率44.9 W,电光转化效率35%,波长880 nm大功率半导体激光器阵列光纤耦合模块,不仅其红曝小而且对应CMOS图像传感器光谱响应度较高,系统成像质量好。

基于光纹特征的激光主动照明图像去模糊

受光学系统离焦、大气扰动、平台振动的影响,激光主动照明系统捕获的图像容易被模糊,而传统的去模糊方法难以取得良好的复原效果,故本文提出基于光纹特征的盲解卷积复原方法来实现图像去模糊。首先将模糊图像降采样,建立尺度金字塔,在尺度空间查找光纹特征图像块。随后基于激光主动照明图像饱和像素较多的特点,提出新的图像退化模型。最后针对模糊核估计、光纹参数更新、清晰图像复原3个步骤,提出适用的能量函数,迭代复原出无噪清晰图像。搭建了主动照明系统,在捕获的激光主动照明图像上进行了实验,并与现有方法进行了对比。结果表明:本文方法不仅能够复原出清晰图像,而且能有效抑制振铃效应,其客观评价指标峰值信噪比(PSNR)优于已有的其他算法。

激光主动照明成像实验研究

激光照明成像系统为主动光学系统。在低照度情况下,使用激光对远距离目标进行照明,最终利用激光回波在CCD上成像。通过对激光经大气传输后回波功率的研究,对激光照明成像系统作用距离进行推导。利用886 nm固体激光器和CCD相机建立实验系统,验证利用激光照明在主动探测中的可行性。

主动照明强度相干成像散斑效应仿真及实验研究

简述了强度相干成像原理,分析了照明激光散斑效应,并仿真了散斑效应对频谱模值的影响,利用数字微镜阵列设计实验,根据自适应望远镜测得的波前数据设置数字微镜阵列翻转状态,对不同目标采集光强涨落信息,利用基于先验信息的迭代算法进行图像恢复.结果表明:目标散斑光场强度涨落服从负指数分布;散斑光场使得目标频谱模值高频部分出现误差;利用基于先验信息的迭代算法能较好地恢复目标图像,目标恢复图像峰值信噪比最高可达29.87dB.

安防领域激光主动照明技术现状与展望

从工程应用角度论述了安防夜视监控领域激光主动照明技术现状及未来发展趋势,讨论了激光照明安全问题。指出安防LED照明技术受制于其发光效率等物理极限,未来将被激光照明技术取代。介绍了现有激光照明关键技术,并对激光照明未来的发展趋势做了展望。垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)在激光照明领域应用优势明显,激光距离选通技术是提高激光夜视图像信噪比的有效途径,1.5μm人眼安全激光照明技术也是未来发展趋势。

激光主动照明在轻武器立靶中的应用研究

在轻武器CCD立靶时采用激光主动照明技术,可以有效提高探测器的信噪比及系统捕获率,是轻武器立靶技术的关键。文中在交汇测量原理的基础上,通过建立轻武器CCD立靶测量系统,选择出大功率列阵列半导体激光器,计算出子弹的光谱亮度。深入研究了激光照明,在轻武器测量中应用的关键技术。

基于阶梯相位调制的窄谱激光主动照明均匀性

提出一种基于阶梯相位调制的窄谱激光主动照明方法,利用阶梯型相位调制器对窄谱激光进行相位调制,提高照明激光到达目标处的光斑均匀性和稳定性.建立了窄谱激光阶梯相位调制和照明激光远场光斑均匀性的理论模型,搭建了光束经过1.8 km水平传输的窄谱激光主动照明实验平台,通过5阶梯相位调制器对0.05 nm线宽的照明激光进行相位调制,实现了照明激光远场光斑匀化实验.实验结果表明,通过5阶梯相位调制器进行相位调制后,远场光斑包含57%能量区域的空间闪烁率从0.73改善到0.33,中心光强时间闪烁指数从0.38改善到0.14,照明激光远场光斑均匀性和稳定性都得到明显提升.

激光主动照明均匀性影响因素及其规律

针对阶梯相位调制窄谱激光主动照明方法,基于物理模型及工程应用需求,对窄谱激光谱线线型、阶梯相位调制器光学镜数量、光学镜厚度梯度误差三种影响因素,进行了主动照明远场光斑均匀性数值模拟,揭示了照明远场光斑闪烁指数随影响因素的变化规律.结果表明:激光谱线线型对照明光斑均匀性的影响很小,均匀型、高斯型、洛伦兹型激光谱线照明光斑空间闪烁指数均值分别为0.27,0.28,0.28;照明光斑闪烁指数随阶梯相位调制器光学镜数量增多而降低,且逐渐趋于平缓;光学镜厚度梯度毫米量级的误差对闪烁指数的影响很小,误差为–0.6 mm时,空间闪烁指数由0.266增大到0.271,恶化率仅为1.9%.

安防领域激光主动照明技术现状与展望

在科技飞速发展的今天,安防行业也在不断发展,对于照明技术的要求更是不断提升。而激光照明技术由于其自身独特特点,未来的应用前景十分广阔。本文就安防领域激光主动照明技术现状与展望做简要阐述。

基于940nm红外光主动照明的抗干扰成像系统

设计了一种基于940 nm红外光主动照明的抗干扰成像系统,克服了环境光的变化对生物特征识别系统采集目标图像数据的一致性带来的影响,对其系统结构组成和工作原理进行了阐述.通过实验分析表明,该系统所成图像具有高信噪比和数据一致性,可有效提高图像识别的准确度和识别率,对生物特征识别技术的应用拓展具有重要意义.

基于主动照明调制的水下偏振成像方法

浑浊水体中的光学衰减和吸收效应常常导致成像质量的明显下降,对诸多基于水下视觉图像的应用产生了不可忽视的影响。介绍了一种水下散射抑制的偏振成像方法,其关键思想是通过主动照明调制实现后向散射光偏振程度最大化,从而最大程度地抑制后向散射光。通过目标场景穆勒矩阵的测量、后向散射光的斯托克斯矢量的给定、入射主动照明斯托克斯矢量的确定,以及偏振特征矢量的计算,最终结合这些信息对散射介质中的图像进行复原。实验结果表明,该方法在处理浑浊水体下的成像问题方面表现出色。与其他方法相比,它显著提升了图像质量,为水下环境中的成像应用提供了有力的解决方案。该方法的独特之处在于其主动偏振照明调制技术,通过主动照明控制,实现了后向散射光的偏振特性调控,从而有效地减少了散射引起的成像退化,为水下偏振成像领域带来了新的研究思路。

轮廓特征包在激光主动照明识别系统中的应用

提出了一种结合轮廓转动惯量和特征包(Bo F)算法的激光主动照明目标识别方法。介绍了转动惯量的定义,并提出了一种多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法和轮廓转动惯量局部不变特征提取方法。多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法能够提取出包含轮廓的最小特征区域,而轮廓转动惯量局部不变特征能够很好地描述轮廓的大小、位置、规则度等信息,对于各种图像变换具有不变性,并且计算效率较高。使用Bo F算法统计图像的轮廓转动惯量局部不变特征,生成归一化特征直方图作为整幅图像的特征向量,输入训练好的支持向量机分类器进行识别。实验结果表明与基于Hu矩和BP神经网络的目标识别方法相比,所提算法在旋转和仿射变换下的识别率分别提高7.33%和19.08%。

主动照明激光对高精跟踪的影响分析

采用激光主动照明技术，是对远距离暗目标进行成像、定位和跟踪的重要手段。但由于激光在大气路径中传输，受到大气湍流等因素的影响会造成辐照在目标上的激光光强分布不均匀，同时激光波前会产生畸变，从而降低目标的成像质量，影响对目标的高精度跟踪能力。基于激光照明大气传输模型，对中等湍流、弱湍流和不同光束数情况下的激光照明结果进行了数值模拟，分析了照明激光光强和波前对远距离目标成像的影响。计算结果表明：照明光强起伏方差优于0．5，波前畸变标准误差优于0．2λ，可满足约1μrad量级的目标分辨能力。

目标粗糙特性对主动照明信标波前探测的影响

建立了基于目标粗糙特性的主动照明信标数值计算模型,分析了目标粗糙特性对散射回波光强均匀性和波前均方根的影响,对比了不同目标粗糙程度下主动照明信标探测波前和点光源信标探测结果的差异,以及自适应光学系统校正效果。研究结果表明:随着目标表面粗糙程度减弱,散射回波的波前均方根变大,主动照明信标和点光源信标探测波前结果差异增大,自适应光学系统校正效果下降。此外,增多照明光路数可以抑制弱粗糙表面时上行链路湍流对主动照明信标波前探测的影响。

主动式绿色照明模型研究

合理利用天然光是实现绿色照明的有效途径。提出了一种能够合理、有效地利用天然光源的"主动式绿色照明模型"。从控制理论的角度,间接给出了恒定照度下人工照明的补偿控制策略,以实现照明节能。

主动离焦三维测量的调制度全局计算方法

提出了离焦三维测量的全局计算方法。通过向物体投射正弦光栅,使物体上任一点的光分布在光栅频率(局域傅里叶变换)处的光强度等于该处的调制度,利用拍摄物体的两幅离焦像的调制度之比,得到了物体的深度分布。不但消除了过去主动离焦三维测量采用局域傅里叶变换带来的测量误差,同时计算程序简单、速度快,具有较好的实用性。

1.319μm激光照明条件下目标特性的实验研究

目标表面的反射特性主要由双向反射分布函数来表述,利用双向反射分布函数经验公式推导了激光主动照明条件下的目标反射截面,给出一种近似计算的方法,基于该方法计算了圆锥体目标激光反射截面。采用1.319μm固体激光器,搭建实验平台,实际测量了圆锥体目标反射截面随入射角度的变化趋势,同提出的计算方法计算得到的结果相一致。实验测量了圆板,圆柱,圆锥等目标在不同涂层时目标反射截面随入射角度的变化关系。结果可以为激光主动照明系统模型的优化及后续目标特征的提取与识别工作提供参考。

真实大气环境下水平方向激光主动相干阵列成像实验研究

为了研究激光相干阵列在全大气层湍流中的成像能力,在全相位闭合等方法的基础上,利用HV57模型中的大气折射率结构常数来标定大气相干长度,通过当地风速和光路高度等参数计算了实验所在地等效整层大气湍流的水平传输距离,研制了Ф1.5 m等效孔径的激光相干发射阵列,对1.2 km远处物体进行了成像实验,成像分辨率达到了亚角秒级。验证了激光相干阵列成像系统对大气湍流影响的抑制作用和成像能力,可为未来研制实体激光相干阵列成像系统提供理论与技术支撑。