CCD非线性效应对剪切干涉法波前检测的影响

利用径向剪切干涉法检测高功率激光波前时,由于探测器CCD非线性效应,在频谱中引入了除基频外的二级、三级等高次频谱分量,增加了频谱混叠的可能,使得对有用信息提取困难,降低了波前检测精度。从理论上分析了CCD非线性效应产生高次频谱分量和导致频谱混叠的原因,给出非线性条件下避免频谱混叠的条件,提出了通过提高空间载频的方法来减小或消除CCD非线性效应导致的频谱混叠。计算机模拟和实验结果表明,该方法能够有效抑制频谱混叠并显著提高波前检测精度。

CCD非线性及其校正研究

分析了CCD非线性产生的原因,提出了CCD非线性校正的新方法——多点多段线性逼近法.给出了CCD非线性产生及校正方法的简单公式推导及物理解释.通过计算机模拟和实验进一步验证了CCD非线性校正之后,明显地减小了γ级频谱的产生.模拟情况下物体面形恢复后的标准偏差明显减小:未校正时为0.0407mm,校正之后时为0.0252mm;实验情况下校正之后的物体恢复面形效果明显优于未校正时的效果.

PZT移相和CCD非线性对高精度球面面形检测的影响

为了提高球面面形的检测精度,对移相菲索干涉仪的球面测量方法中影响高精度球面面形检测的压电陶瓷晶体(PZT)移相误差和电荷耦合探测器(CCD)非线性误差进行探讨.通过理论分析和数值模拟的方法分别对PZT移相误差、CCD非线性误差进行具体分析,着重研究PZT移相误差和CCD非线性误差的综合影响.由五步移相算法,推导得出PZT和CCD的综合误差公式,对影响综合误差大小的主要因素如CCD二次非线性系数、条纹对比度和被检面曲率半径与口径的比值等进行分析.结果表明,提出的控制PZT和CCD综合误差影响的准则和相应的减小误差影响的方法,可以提高球面面形的检测精度.

CCD非线性效应对双频光栅三维面形测量的影响

在测量系统中,CCD的非线性效应会影响复杂光学三维面形的测量精度,针对这一问题,提出采用双频光栅投影消除CCD的非线性效应以提高测量精度。首先,分析了CCD非线性效应对三维面形测量的影响,给出了该情况下出现频谱混叠的解析推导和物理解释。然后,讨论了CCD非线性效应下的双频光栅测量原理,分析了此时变形条纹的光强分布及其经傅立叶变换后得到混叠频谱的原理。最后,给出了由等效波长来衡量测量精度的方法,推出了使用双频光栅投影测量三维面形高度信息的基本公式,并进行了理论分析。对最大绝对值与平均绝对值分别为24.3181 mm和1.0839 mm的物体进行仿真分析,测量值与实际值之间的最大绝对高度误差与平均绝对高度误差分别为0.8950 mm和0.0622 mm,提高双频光栅基频后,其对应值分别减小为0.3710 mm和0.0232 mm;在实验结果显示,当双频光栅的基频都增加2.5倍后,频谱中的基频与高级频谱间分离较好,测量精度提高。因此,采用双频光栅投影消除CCD非线性效应具有较强的实用性和很好的发展前景。

抽样对CCD非线性的影响研究

理论分析了CCD的非线性对傅立叶变换轮廓术(FTP)的影响,推出了基频与本周期的高级频谱以及基频与相邻“频谱岛”的高级频谱分离的条件,由此得出了抽样对CCD的非线性引起的频谱混叠的影响。从理论分析和推导过程看出:抽样条件不满足时,基频与本周期的高级频谱或相邻“频谱岛”中的高级频谱(主要是二级、三级频谱)发生混叠;抽样条件满足时,基频与它们发生分离;增大抽样频率,可以提高测量的精度。实验结果表明了理论分析和推导过程的正确性。

CCD的非线性与频谱混叠的关系研究

分析了CCD的非线性产生频谱混叠问题,提出了减小频谱混叠的方法.从理论上分析了CCD的非线性产生高频分量的原因,给出了简单的物理解释和解析推导.通过计算机仿真与实验两种方法得出了CCD的非线性导致频谱混叠的结果,再通过计算机仿真方法得出结论:在存在高级次频谱成份的情况下,加密抽样可减少频谱混叠并明显提高FTP的测量准确度.

基于改进神经网络的CCD图像去噪方法研究

针对CCD相机非线性响应功能的特点,提出一种基于神经网络自适应调整滤波器窗口大小和参数权值的图像去噪方法.基于神经网络良好的非线性特点,通过对CCD光子转移曲线进行非线性逼近分类,自适应调整滤波器的窗口大小和滤波器参数,最终达到针对性去噪的目的.实验及理论分析表明:该方法在有效去噪的同时,保留了边缘细节,提高了信噪比;弥补了BP算法的不足,能够提高大数据量图像处理的工作效率和精度.

S变换轮廓术中消除条纹非线性影响的方法

S变换是短时傅里叶变换和小波变换的延伸和推广,是一种无损可逆的非平稳信号时频分析方法。它不仅具有线性、多分辨性和逆变换唯一性等特点,而且其反变换与傅里叶变换保持着直接的联系。在S变换中,以简谐波作为基波,以可以同时进行伸缩和平移的高斯函数作为窗函数。同短时傅里叶变换相比,S变换的时频分辨率可以同时达到最佳,同小波变换相比,S变换谱同傅里叶变换谱保持着直接联系。讨论了S变换在受到非线性因素影响下的变形条纹解相中的应用,推导了相应的条纹图的S变换公式;分别研究了S变换"脊"分析方法和S变换滤波分析方法在非线性因素影响下的变形条纹解相中的应用,完成了相应的计算机模拟和实验验证,并将S变换三维重建效果与傅里叶变换和小波变换的结果进行对比,由此表明了S变换具有更好的恢复效果。

农药残留检测系统图像采集标定方法研究

利用农药残留检测试纸显色区域的颜色值进行农药残留度测量,需对测量系统中的彩色CCD图像传感器进行标定,消除图像颜色失真.采用在拍摄环境中放置灰度块的方法,利用灰度块的RGB分量平衡性与灰度线性渐变性,同时对彩色CCD图像传感器进行白平衡和非线性校正.实验表明,该标定方法能够很好地还原颜色值,有利于农药残留检测的后续工作.

小波变换减小调制度轮廓术中非线性的研究

调制度轮廓术采用条纹投影和成像共轴的系统结构,将被测物体的高度信息编码在条纹的模糊程度中,无需相位展开即可完成对复杂物体的面形测量,能有效避免阴影、遮挡和相位不连续等问题。在实际测量中,由于CCD探测器光电响应的非线性,高次频的引入直接影响调制度分布的提取,从而降低系统的测量精度。研究了小波变换应用于受到非线性因素影响下的条纹调制度提取,从信号频域角度分析并推导了该方法提取条纹调制度的表达式。在进行条纹解调时采用最佳的加权滤波窗,有效抑制了非线性因素对测量精度的影响,获得比傅里叶变换更好的重建效果,计算模拟和实验验证了该结论的正确性。