一种折反射周视红外成像系统标定方法

针对光学元件加工误差、镜头光学畸变以及系统装调误差对折反射周视红外成像系统造成的成像误差问题,本文开展折反射周视红外成像系统标定的研究,在制作红外靶标的基础上研究了基于平面网格点的标定方法,具体包括基于形态学的特征点提取、系统参数选取、用雅克比迭代法求取目标函数的最小值。实验结果表明,本标定方法可以精确获得反射镜面型参数、径向及切向畸变参数和相机模型参数等10种内部参数,平移参数和旋转参数等7种外部参数,重投影误差控制在3个像素之内。本标定方法对成像位置的确定具有重要意义。

折反射周视系统研究进展与展望

折反射周视系统作为近十几年发展起来的一种新型周视视觉实现形式,相比相机旋转扫描、多相机图像拼接和鱼眼镜头大视场成像等常规方法,在小型化、结构灵活性、成本和实时性方面具有优势。本文综述了折反射周视系统的成像模型、系统标定、畸变校正和全视场清晰成像等基本问题研究状况,讨论了折反射周视系统在红外成像和立体视觉领域的扩展应用研究现状,最后总结了目前存在的问题,并提出未来折反射周视成像系统将围绕非单视点成像模型、提高空间分辨力的方法和处理算法实时实现开展研究。

3.7~4.8μm红外二次成像折反射式光学系统设计

为满足小、远目标和空间目标的光学特性测量需求,提出以RC结构为设计基础,通过曲线方程和高斯公式确立反射式光学系统初始结构参数。为达到优化设计目的,结构中引入了二次成像中继镜组,解决了100%冷光阑效率问题。通过ZEMAX建立评价函数,仿真测试表明:设计完成的红外二次成像折反射式光学系统口径200 mm,焦距380 mm,结构紧凑简单,成像质量满足实际测量需求。

折反式周视红外成像系统光学设计

为增大周视成像系统视场的同时有效降低红外光学系统的复杂度,采用折反式光学结构,通过反射镜及透镜光焦度的合理分配,引入衍射面。分别设计了视场为360°×(--40°～50°)的折反式一次成像非制冷红外周视成像光学系统及视场为360°×(--30°～50°)的折反式二次成像光学系统。其工作波段为8～12■m,光学系统F数为1.2。该系统可实现360°全方位和一定俯仰角度范围内凝视成像。设计结果表明,该系统的结构简单紧凑,后截距大,成像良好,在空间频率20 1p/mm处的调制传递函数(Modulated Transfer Function, MTF)值大于0.4,能满足应用需求。

非全对称五面镜单视点折反射红外周视系统

综合多视点周视系统和单视点折反射周视系统的优势,充分利用前者空间分辨力高和后者无需拼接直接成像的优点,提出了一种分孔径、单视点的非全对称五面镜折反射红外周视系统方案,构建了单视点约束的非全对称五面镜结构设计流程。针对车辆驾驶应用中前方/左右侧、后方对行人探测距离要求的不同(分别为200 m和145 m),使用三套焦距5.8 mm和两套焦距4.1 mm的红外成像组件,构成前方、左、右侧均为64°视场、后方为两个84°视场的非全对称五面镜折反射红外周视原型系统,实现对水平360°、俯仰±29°视场的无遮挡、无缝、无盲区红外成像,提供全方位、大俯仰的车载实时周视红外图像,可用于智能交通、自动驾驶、军事侦察等军民用领域。

柱面场景无畸变的折反射全景成像系统

提出了一种基于透视成像模型的柱面场景无畸变的折反射全景成像系统设计方法,该方法 利用系统柱面场景无畸变成像要求和视场角确定反射镜面形。根据这一方法设计制作了高次旋转对称非球面反射镜,并用该反射镜和CCD摄像头建立了全景成像系统,实现了对360°柱面场景的无畸变成像。

恒等探测距离折反射式周视红外成像系统设计及分析

折反射式周视红外成像系统在安全监视领域有着独特的大视场优势,但是目前常见的圆锥曲面反射镜折反射式周视系统存在不同俯仰角下探测距离差异大的问题。折反射式周视红外成像系统的探测距离与目标尺度、任务准则、俯仰角和方位角分辨力有关。将俯仰角分辨力和方位角分辨力的几何平均数设为常数,以此作为恒等探测距离折反射式周视系统的条件,并推导了相应的系统设计方法。数据仿真结果验证了恒等探测距离系统的可实现性,另外,也表明了所提方法不仅可以实现不同俯仰角下的相同探测距离,还可以通过合理的参数调节使得大部分视场范围内的探测距离优于传统圆锥曲面型折反射式周视系统的探测距离。

紫外成像导弹告警系统作用距离的探讨

分析与研究了全方位周视紫外告警系统,首先对紫外告警的周视探测范围和剩余对抗时间特性进行了分析,然后对浮质微粒和探测器安装位置对告警特性的影响进行了研究,目的是为了争取更多的飞机对抗时间,这对导弹告警性能参数评估具有重要的意义.

双曲面折反射全景成像系统

给出了双曲面折反射全景成像系统的设计方法 ,推导了系统的逆投影计算公式 ,建立了虚拟像面内透视全景图像与实际像平面内全景图像的坐标映射关系 ,为全景视频图像的处理提供了必要的模型和计算方法。提出了全景成像系统设计方法 ,研制出双曲面反射镜 。

基于1152×6长波线列探测器的高性能红外搜索预警系统

介绍一种基于国产自研的超长线长波红外线列探测器的红外搜索预警系统设计。此设计从红外搜索系统的基本原理出发,重点解决目前红外搜索系统中存在的作用距离与搜索视场之间的矛盾,同时介绍了1152×6长波探测器组件的基本技术参数。同时对国内红外搜索跟踪系统的发展提出了建议。

全球面镜卡塞格林式望远系统的设计

折反射式望远系统广泛应用于天文、航海等环境的观测需求。然而目前大部分的折反射式望远系统为提高其成像质量常采用非球面镜系统。由于非球面镜系统的镜头加工及组装等难度相对较高,为避免此类问题,论文利用Zemax OpticStudio光学设计软件设计一款具有易加工的全球面镜卡塞格林式望远系统。望远系统由一带孔的主反射镜、一次反射镜以及四个辅助透镜组成。其F数为2.6,焦距为760mm,工作波长在0.9~1.7μm,线性拦光比为0.45,MTF值在频率35lp/mm内均大于0.5,尺寸控制于Φ350×800mm以内。在上述技术指标的基础上,该系统能有效地校正像差,具有较好的成像质量。该结构方案有望为卡塞格林式折反射望远光学系统的设计提供新的思路。

同轴五反大视场多目标三维成像光学系统设计

对于远距离、大视场、多个运动目标的光电跟踪,现有光学系统形式难以同时兼顾大口径、大视场与高角分辨率的要求。通过模仿人眼小凹转动视觉生理机制,设计了一种轻型物方扫描校正镜组,具有中红外成像与激光测距的共口径同轴五反式新型光学系统。该光学系统主镜口径为1000mm,瞬时扫描有效口径为600mm,最大视场角达到20.7°,中波红外成像传感器像元角分辨率优于13!rad,激光测距单元作用距离达到20km。该新型光学系统具有大视场范围,可同时对6个以上远距离高速运动目标进行跟踪。

红外双波段物镜

工作在3至12μm谱区的成像装置、诸如前视红外系统之类的搜索与跟踪系统以及其它类型的光学装置，不是采用反射式物镜系统就是采用折射式物镜系统的。反射式光具的优点是可以在一个宽谱段内工作，然而，反射式光学系统的不足之处是视场有限、体积大，另外，其中心遮断还会限制调制传递函数（MTF）或正弦波响应。

精挑细选天文望远镜

天文望远镜有折射式、反射式和折反射式3种：折射式使用起来比较方便。视野较大．星像明亮．但是有色差。从而降低了分辨率。反射镜的优点是没有色差。但是．反射镜的彗差和像散较大．使得视野边缘像质变差．常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式2种．前者光学系统简单、价格便宜，球面反射镜在后端，目镜在前端侧面；后者光学系统的主、副镜为非球面镜，主镜和目镜都在后面，成像质量较好，价格也较贵；折反射镜兼顾了折射镜和反射镜的优点：