CCD成像型亮度计测量方法研究

利用CCD成像的特点,通过分析CCD成像过程中亮度与数字图像灰度之间的关系,提出了CCD成像型亮度计的设计方法。使用积分球作为标准亮度光源,对CCD拍摄得到的数字图像中像素灰度值与实际亮度之间的关系进行标定,得到图像像素灰度与测量点亮度之间的对应关系,保证亮度测量的准确性。通过对不同曝光时间下亮度分布的测量,拓展CCD成像型亮度计的测量范围。同时为了保证不同曝光时间下亮度的测量精度,将不同曝光时间下的图像灰度结果与积分球产生的标准亮度进行对比,实现成像型亮度计的非线性校正。利用光度特征匹配方法,保证光度计的相对光谱灵敏度与标准光度观察者的光谱光效率接近,减小测量误差。根据CCD成像型亮度计的标定和测量原理,使用Visual C++编制相应的软件,并进行了标定和测量试验来验证CCD成像型亮度计的测量方法,取得了较好的效果。

二次成像型库德式激光通信终端粗跟踪技术

库德式激光通信终端粗跟踪探测器大视场接收信标光时,需通过望远单元、多块库德反射镜、分光片和粗跟踪透镜组,信标光传输路径长,使得后续子光路粗跟踪支路口径明显增加;捕获时望远单元和库德反射镜与粗跟踪探测器存在相对运动,信标光传递环节多,跟踪模型复杂。针对这两个问题,首先,对比了3种传统库德光路,选择二次成像型库德光路并对其进行设计,通过设计使后续子光路光学口径减小,利于后续子光路轻小型化设计;随后,对二次成像型库德式激光通信终端的跟踪模型进行推导,通过反射镜矩阵和坐标变换建立跟踪模型,并用Matlab-Simulink对跟踪模型进行仿真;最后,通过地面试验,对终端的跟踪性能进行测试,实测方位跟踪最大脱靶量为84.65μrad(3σ)、俯仰最大脱靶量为56.33μrad(3σ),满足通信要求的150μrad(3σ),二次成像型库德结构和跟踪模型可满足星间激光通信粗跟踪捕获和跟踪要求。

成像型速度干涉仪

介绍了应用于超高压条件下的成像型速度干涉仪技术的光路结构和基本原理,该技术在传统速度干涉仪技术的基础上进行了改进,将收光部分改为成像系统,记录系统使用条纹相机,从而能够诊断高速冲击波信号。给出了全系统的光路图,提出了各分系统的参数要求。针对系统硬件,给出了探针光源、成像系统的基本参数,给出了三点支撑干涉仪的设计图,分析了记录系统的基本参数。对于静态实验,拍摄了静态靶的照片,并对静态靶照片进行了初步的分析:发现可以通过条纹对比度的变化初步判断像与靶的对应程度。

成像型绝对式轴角编码器的算法研究

在分析成像型绝对式轴角编码器工作原理的基础上,设计了用于成像型绝对式轴角编码器的角度读取算法。在论文中,从图像预处理和角度检测两个方面详细阐述了算法的具体实现。首先,对码盘图像实施灰度化、平滑和二值化等预处理以获得合适的二值化信号;然后,分别沿码盘的径向和切向读取粗码和细分码,并由它们构成最终的角度值。最后,用实验验证了成像型绝对式轴角编码器算法的可行性和正确性。

成像型激光探测系统动态范围扩展技术研究

针对成像型激光探测系统动态范围不足的问题,以现有广角远心鱼眼透镜和CMOS摄像器件为硬件基础,提出通过图像处理的方法扩展系统动态范围。系统采用帧相减技术滤除背景干扰和噪声,进而进行激光光斑的识别和定位。在此基础上,针对接收激光能量的不同,提出采用不同方法扩展动态范围。当激光能量较低时,激光信号可能淹没在噪声中无法准确判读和精确定位,通过滤波技术排除噪声,提高图像信噪比,从而提高系统探测灵敏度,即扩展探测下限。对于探测上限,即当强激光入射时,由于鱼眼光学系统内会产生反射干扰光,有可能在成像面形成不规则的干扰光斑,通过光斑匹配模式识别的方法排除杂光干扰,提高识别上限。实验结果表明,该方法使系统动态范围从为70dB提高到89dB,提高近30%,有效扩大了探测系统的作用范围。

成像型速度干涉仪散斑成因的研究

在冲击波过程中,利用成像型速度干涉仪探测样品自由面的速度时,散斑的叠加使得干涉曲线被严重干扰,影响了速度信息的精密提取。在理论上从光路的角度分析了系统中可能造成散斑的两种因素:靶面粗糙度和多模光纤。在实验上设计了三种照明方式分别对这两种因素进行验证。离线实验的结果表明,多模光纤的引入对散斑的产生起了主要的作用,这对抑制乃至遏制散斑的产生具有很好的指导性意义。

HL-2A装置上成像型中性粒子分析器的物理设计和初步实验结果

在HL-2A装置上发展了基于硫化锌银闪烁体的成像型中性粒子分析器,对磁约束聚变等离子体中高能量粒子(EP)的分布、能量和螺距角等关键信息,以及EP与磁流体不稳定性之间的相互作用等物理问题进行了研究.在中性束注入路径上逃逸出的具有等离子体中快离子能量和螺距角信息的中性粒子,通过由入射孔和碳微晶体膜片组成的准直系统后转化为离子,在装置边缘磁场中受洛伦兹力偏转而撞击到闪烁体屏上.通过分析发光点的位置和光强度,可以推断出装置中快离子的位置、能量和螺距角等关键信息.在HL-2A装置高能量粒子物理实验中,通过该诊断和理论计算初步证实了长寿模不稳定性是由能量、螺距角和位置分别为E=12.5—32 keV,θ~149.2°(v///v~0.86)和R=170.5—171.5 cm的芯部快离子激发.

成像型VISAR系统中激光散斑抑制方法

成像型VISAR系统是激光驱动聚变实验中诊断冲击波速度的重要设备。由于采用了激光照明靶面的方式,所获得的速度条纹图中不可避免有激光散斑的影响。该文介绍了该系统的激光散斑形成的原因和散斑对速度分析的影响,提出了使用多模光纤束替代单根多模光纤耦合探针激光的光瞳照明方法,并对该方法进行了验证。结果表明,该方法对影响条纹图的散斑具有较好的匀滑效果,明显改善了扫描条纹的分裂情况。

间接型光谱成像仪相对光谱响应函数标定方法

间接型光谱成像仪通常采用面阵探测器作为光电转换器件,探测器像元间光谱响应的不一致性会导致采集到的目标光谱失真,所以标定和修正像元间光谱响应的不一致性是提升间接型光谱成像仪光谱辐射测量精度的重要手段.本文以干涉光谱成像仪为例,分析了系统像元间相对光谱响应不一致对目标光谱辐射测量准确性的影响,提出了基于傅里叶变换调制定标源的间接型光谱成像仪全系统相对光谱响应函数测量方法,并建立了相对光谱响应函数标定的数理模型.仿真分析结果表明,理想无噪声时,像元间1%的相对光谱响应不一致性会对复原光谱造成1.02%的相对误差,经过相对光谱响应校正后,不同行复原光谱的相对误差降至0.08%.最后,仿真分析了相对光谱响应不一致性在不同光谱信噪比下的校正效果.该方法可提高间接型光谱成像仪光谱测量的准确性和一致性.

成像型VISAR在快点火金锥壳靶预热实验中的应用

报道了成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)在快点火锥壳靶预热实验中的应用情况,对不同的金锥壳靶型在间接驱动条件下的预热情况进行了实验研究。结果表明,越厚的锥顶受X射线预热的影响越小。采用了5μm和10μm两种锥顶,其锥顶平面的预热速度最大分别为2.2km/s和0.6km/s,而其产生预热的时刻基本上与主激光峰值时刻一致。实验中获得了丰富细节的条纹图像,揭示了金锥在预热过程中的物理现象,表明成像型VISAR可以为自由面低速测量及快点火锥壳靶物理实验提供诊断基础。

分时型长波红外偏振成像系统图像配准研究

针对分时型长波红外偏振成像系统在图像采集过程中,由于在不同偏振方向获得的原始图像存在平移或者旋转的问题,使用自行搭建的分时型长波红外偏振成像系统拍摄的2组不同复杂程度场景图像作为实验对象,利用3种经典的特征检测算法(Harris角点、尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)和KAZE)和2种匹配器(Brute Force和Flann)进行图像配准实验。结果表明:KAZE算法检测出的特征点数比Harris和SIFT算法少,但与Brute Force匹配器搭配时的配准正确率分别为79.58%和59.53%,远大于Harris和SIFT算法的配准正确率;KAZE与Brute Force组合作为偏振成像系统的图像配准算法时,配准后的图像中物体的几何形状和边缘轮廓更加清晰,很好地减少了像素偏差带来的影响。

一种光栅型成像光谱仪光学系统设计

成像光谱仪是一种"图谱合一"的光学遥感仪器。从光栅型成像光谱仪的使用要求出发,利用Zemax软件设计了一种光栅型成像光谱仪光学系统。其中,前置望远物镜采用反射式结构,传统的卡塞格林结构在主次镜均采用非球面时校正像差的能力依然有限,设计时采用改进后的卡塞格林结构对像差进行校正,最终设计的望远镜头传函在50lp/mm处达到0.5,场曲控制在0.078以内,且不存在畸变。针对光谱成像系统通常采用的基于平面光栅的Czerny-Turner结构由于像差校正能力有限、成像质量较差不能满足仪器的使用要求。采用基于凸面光栅的光谱成像系统,该系统结构紧凑、可实现宽波段内像差的同时校正。最终设计的光谱成像系统光谱分辨率<5nm,MTF在50lp/mm时升至0.75。将前置望远物镜与光谱成像系统根据匹配原则进行组合优化后光栅型成像光谱仪系统点列图RMS半径随波长的变化均小于0.2,波长的80%的能量集中在Φ6μm范围内,波长各视场在特征频率50lp/mm处的光学传递函数均大于0.5。整个光学系统具有结构简单、像差校正能力强、结构尺寸较小的优点。

凝视型红外成像系统中冷像的仿真分析

在凝视型红外成像系统中,虽然焦平面阵列的非均匀性校正可以消除冷像的影响,但是校正后工作条件发生改变时,冷像变化的影响会显现出来,因此,在设计凝视型红外成像系统时冷像的分析显得很重要。通过分析红外光学系统中冷像形成的原因,根据辐射学原理分析各表面的冷像贡献,并建立了冷像等效温差(NITD)的数学模型。以该数学模型和动态数据交换接口(DDE)技术为基础,运用光学软件ZEMAX及仿真软件MATLAB进行联合仿真,实现了凝视型红外成像光学系统的冷像等效温差的计算和分析,并给出了焦平面阵列上冷像的效果图。实现了在凝视型红外成像系统光学设计过程中对冷像的评估。

凝视型热成像系统噪声模型研究

本文介绍了凝视型热成像系统的噪声模型。首先分析了一、二代热成像系统噪声的不同之处;然后就二代热成像系统分析了三维噪声模型,将系统噪声按时间、空间三维空间划分为7个噪声分量,就三维噪声模型的各个分量表现方式进行详细地分析,并给出实验结果;最后就三维噪声各分量对最小可分辨温差(MRTD)的影响进行了探讨。

实用型模块化成像光谱仪

介绍研制的一种先进的光机扫描光谱成像仪 ,即实用型模块化成像光谱仪 (OMIS) .它具有 12 8个波段 ,覆盖了从可见光到热红外的光谱范围 ,可应用于地质、农业、林业和海洋等领域 .全面介绍了OMIS的系统设计及其整体性能 。

Sagnac型干涉成像光谱仪研制及干涉成像光谱实验

空间调制干涉成像 (傅里叶变换 )光谱仪 (SMIFTS)是一种有重要的研究和应用价值的空间遥感器。依据应用要求和信噪比方程设计并研制了Sagnac型干涉成像 (傅里叶变换 )光谱仪原理样机。用该样机进行了实验室干涉成像光谱实验 ,获取了较为清晰的可见光、近红外谱段干涉成像图像。对其中各像元的干涉图进行数据处理和计算 ,提取出了光谱特征明显的成像光谱图像和与被测图样光谱特征相符的像元光谱。由实测光谱辐射亮度曲线反演计算出的光谱反射曲线与标准仪器测得的图样光谱反射特性曲线进行了比较 。

扫描型IRFPA非均匀微扫描的无边框亚像元热成像处理算法

针对扫描型热成像中垂直方向微扫描帧间位移不再精确为半像素的情况,按照错位方向的不同,分别采用近似回代算法进行图像重构,并对不同错位方向中近似回代引进的误差进行规律分析,提出一种非均匀微扫描情况下的无边框亚像元热成像处理算法.该算法采用邻近像元对边界像元进行近似回代,并根据统计学原理对近似回代过程中引进的误差进行优化,获得与原始图像高度近似的亚像元图像.实验表明,效果明显好于过采样和直接的近似回代,并且算法简单,处理量小,易于实现实时处理.对提高扫描型热成像系统的技术性能指标具有重要意义.

ODIS-I型口腔数字成像系统的临床应用评价

目的 :评价数字化成像技术在口腔病变检查中的应用效果。方法 :对于应用ODIS_I口腔数字成像系统拍摄的578例不同分区的牙齿病变的图像进行成像质量判定。结果 :口腔数字成像系统X线成像所需放射剂量明显减少 ,获得的图像质量基本优良 ,上颌前牙的影像最佳 ,下颌阻生牙的影像较差。结论 :应用ODIS_I口腔数字成像系统拍摄的各类牙齿病变的图像可以基本满足临床检查的需要。尚有待于进一步提高口腔数字成像系统的性能。

凝视型红外光电成像系统主要参数的实验室测评分析

综合阐述了凝视型红外光电成像系统实验室主要参数测评,并对最小可分辨温差MRTD、系统调制传递函数MTF和噪声等效温差NETD等参数的测试方法进行了陈述,给出了具体测试实验过程和实验结果,对影响测试结果的因素进行了分析。

相干组束自成像腔腔型设计理论研究

为了更合理地设计光纤组束谐振腔,针对自成像共振腔,用傅里叶光学理论对其进行了分析,并讨论了3种关键元件——傅里叶透镜、滤波器与输出镜的选取方法;提出了用MATLAB进行数值模拟进而得出空间滤波器透过率函数的计算方法.并以2个半径为55 mm且相距为240 mm的圆形光场为例,模拟了经过傅里叶变换后频谱面上的振幅分布和相位分布情况,通过比较相位,得到了两光场的同相位分布图像.同时,根据矩阵传输理论对腔体进行了分析,得到了自成像无源共振腔稳定振荡的必要条件,及振荡光光纤耦合效率最高的条件.