基于双CCD探测的外场高精度激光光斑测试技术

激光光斑成像质量是激光制导武器的重要指标之一,为了考核该指标的符合性,分析了通用激光光斑测试技术的优缺点,针对影响外场激光光斑测试精度的几个因素,提出解决外场测试过程中的有效途径。针对应用中的测试需求,采用非接触式的间接测量方法,设计了基于双CCD探测的外场高精度激光光斑测试系统,该系统具备记录保存光斑并进行图像处理、实时监控、解算激光编码及误差值、镜前空间能量密度变化和激光脉冲漏散率等功能,具有测试动态范围大、分辨率较高、抗外界干扰性强、使用方便等特点,能够实现外场高精度的激光光斑测试与分析评估。通过外场的测试应用与分析,该测试系统解决了外场激光光斑测试中的问题,在外场靶试过程中发挥出了重要的作用。

基于FPGA的脱绒棉种色选机实现

通过对当前脱绒棉种分选实现方法的对比,给出了一种双CCD(Charge-coupled device)检测FPGA(Fieldprogrammable gate array)分选实现的方法。通过图像采集模块、数据传输模块和分选模块的分析与设计,结合仿真分析和测试试验,验证了色选机系统效果。其中,图像采集模块采样彩色线阵CCD对脱绒棉种进行成熟度信息采集、黑白线阵CCD对棉种进行完整度信息采集;数据传输模块完成采集数据的传输任务;分选模块依据成熟度和完整度信息对棉种进行判别分析。试验结果表明,色选机系统能够完成对棉种特征信息的采集、数据传输以及分选判别工作,能够满足色选机设计要求。

脱绒棉种色选机双CCD检测系统设计与仿真分析

设计了一种脱绒棉种双侧双CCD(Charge coupled device)色选检测系统。通过对该检测系统的光学子系统、图像采集子系统和处理子系统等的分析与设计,结合仿真分析和测试试验,验证了系统效果。其中,图像采集子系统采用彩色线阵CCD对脱绒棉种进行成熟度信息采集、黑白线阵CCD对棉种进行完整度信息采集;图像处理和分析用于提取关键特征信息做棉种类型的判别分析。试验结果表明,检测系统设计的光学子系统模块能够得到特征清晰的图像,处理子系统能满足双图像采集子系统CCD正常采集物料特征信息,系统能够保证分选的实时性和稳定性要求。

DISTANCE MEASURING MODELING AND ERROR ANALYSIS OF DUALCCD VISION SYSTEM SIMULATING HUMAN EYES AND NECK

A dual-CCD simulating human eyes and neck (DSHEN) vision system is putforward. Its structure and principle are introduced. The DSREN vision system can perform somemovements simulating human eyes and neck by means of four rotating joints, and realize preciseobject recognizing and distance measuring in all orientations. The mathematic model of the DSHENvision system is built, and its movement equation is solved. The coordinate error and measureprecision affected by the movement parameters are analyzed by means of intersection measuringmethod. So a theoretic foundation for further research on automatic object recognizing and precisetarget tracking is provided.

两线阵CCD相机几何指标差异对立体测绘的影响

为了准确、全面地揭示相机几何指标在立体测绘中的误差传播规律,研究了两线阵CCD相机几何指标差异与定位准确度之间的关系.针对两线阵立体测绘特点,分析了影响测绘定位的几何指标差异参量.在前方空间交会地面点计算公式的基础上,推导并建立了两线阵相机定位准确度模型,据此研究了内方位元素标定误差间的几何指标差异对定位准确度的影响规律.结果表明:主点位置x方向误差间的差异对定位准确度影响显著,当其值从1μm增至2.5μm时,定位准确度明显下降了60%,焦距f误差间的差异对定位准确度的影响几乎可忽略.本文所建立的模型与相关研究结论对两线阵CCD相机指标的量化与优化设计具有重要指导意义.

复杂背景下导弹目标的分光检测

针对电视制导系统从各种复杂自然背景和野战环境的图像中提取导弹目标信号的要求,从导弹目标和背景的光谱特性出发,提出了导弹目标的分光检测原理与方法,设计了双CCD分光检测光学系统,使含有导弹目标的图像进入主CCD,背景图像进入次CDD,最终由背景减法电路实现主次CCD图像相减,得到导弹目标图像。实验结果证明,该方法能可靠地从背景中检测出导弹目标。

用于CCD立靶的双光幕触发系统研究

针对靶场测试当中CCD立靶测量系统需要稳定可靠触发的需求,提出一种双光幕触发系统。采用镜头式光幕探测器配合高亮度LED慢散射光源组成触发探测光幕,利用2个同样的光幕探测器配合测时装置组成区截测速系统,根据测得的速度值判定飞越探测光幕的目标是否为真实弹丸,并决定是否输出触发信号。根据速度值V和触发光幕至CCD探测光幕的距离计算出弹丸飞越至探测光幕的时间,然后在弹丸飞越将近至探测光幕的时刻输出触发信号。该方案不但可以提高系统的稳定性,避免非真实目标对系统的干扰,还可以为后续CCD图像采集系统在准确时刻提供触发信号。经实验证明,所设计的双光幕触发系统的速度测量误差不大于0.4%,完全满足CCD立靶测量系统需要精确触发的要求。

一种用于天文望远镜的低噪声CCD读出电路

设计了一种用于天文望远镜的低噪声电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)读出电路.该读出电路主要包括电容增益电路、单端转差分电路、双斜率积分电路以及缓冲器电路.CCD读出电路采用SMIC 0.18μm1P6M CMOS工艺实现.后仿真结果表明,在电源电压3.3V,输入信号67kHz,输出信号80mV峰值时,输出信号动态范围86dB,等效输入噪声2.523nV/Hz1/2,整体功耗1.25mW.

CCD双路输出图像不均匀性问题的研究

以柯达KAI-2093CM CCD图像传感器为例,介绍了行间转移型CCD双路输出的工作模式,对双路输出带来的图像不均匀性问题进行了研究。提出多种影响因素如偏置电压、驱动信号、射极跟随器和AGC增益等,针对这些因素采用硬件电路调整和软件设置协调作用的修正方法,比较了修正前后摄像机系统拍摄出的照片,调整后的照片实现了无缝拼接。

对偶四元数用于航天线阵遥感影像光束法平差解算

利用对偶四元数可以同时描述位置与姿态的特性,在简化四元数球面线性插值算法的基础上,建立了基于对偶四元数的航天线阵遥感影像的外方位元素模型,且利用该模型设计并实现了光束法平差解算方法。该方法可使用具有约束条件的参数平差法进行迭代求解。利用两个地区的SPOT-5 HRS立体影像进行了对比试验分析,结果表明,提出的基于对偶四元数的光束法平差算法正确可靠,相比于基于欧拉角的平差算法和基于单位四元数的平差算法,有更高的平差计算精度。

多功能测头光学系统设计

提出了一种用于三坐标测量机的新型多功能测头,介绍了多功能测头光学系统的设计思路,分析了光路中光学元件的作用,计算了光学元件主要参数,并进行了多功能测头的实验验证。大量实验结果表明,该测头经过标定,激光跟踪瞄准重复性测量的不确定度在±1μm以内,激光跟踪瞄准被测曲面倾角可以达到30°,能满足三坐标测量机的使用要求,同时也可以用于其它测长仪器对自由曲面进行快速精确的瞄准以及对零件轮廓的图象法测量。

CCD视频幅值调节器的设计及目标精确定位算法

针对具有不同亮度的点目标或某点目标亮度不断变化的情形,设计了线阵CCD视频幅值调节器反馈系统。应用固定双阈值法进行边界检测并利用灰度重心法进行像元细分,以实现对点目标的精确定位。CCD视频幅值调节器控制系统通过对光积分时间和程控增益的定量数控调节,使每线视频信号的光点图像目标的尖峰灰度幅值保持恒定,显著降低了对光源和光路的设计难度和成本。固定双阈值边界检测定位法可以截取品质很好的对称边缘,避免了光点尖部不规则对定位结果的影响。与传统的二值化方法相比,该系统不需要额外的二值化参考电平硬件电路,系统简单可靠,算法优越,可以实现<1/10 pixel的细分效果,定位结果保留小数点后2位有效数字,在工程应用上实现了对光点的精确定位,其2变量无级调光数控系统方案可为多变量摄像调光系统的设计提供重要参考。

国外传输型航空相机的发展现状与展望

航空相机是获取地面信息的重要技术手段之一,传输型航空相机是目前国外航空相机发展的主流。本文从传输型航空相机实际应用的角度出发,分析了目前国外的线阵、面阵、红外与双波段航空相机的发展现状与技术特点,并对国外航空相机的发展趋势进行了总结与展望。

面阵CCD摄象机视频信号数据采集及其图象处理的应用

介绍了由双口ＲＡＭ、高速Ａ／Ｄ、微机等组成的数据采集系统的工作原理、微机接口与软件。该系统可用于对面阵ＣＣＤ摄象机的视频信号进行数据采集；在软件的控制下可以对图象进行多种操作；可以使各种表面检测成为统一化结构。此外，系统所形成的数据文件，可以和Ｐｈｏｔｏ－ｓｈｏｐ等多种图象分析软件相兼容。该系统已用于多个领域的表面检测，取得了良好的效果。

显微立体视觉系统的研究

在分析摄像机、体视显微镜和显微立体视觉系统光学原理基础上,提出了双目显微立体视觉系统方案,此系统是由单目显微镜改造而成,根据目标物体在两个摄像机上所成图像的视差,求得目标物体距摄像机的距离,从而可以对目标物体进行各种微操作。实验证明,此系统是一种高效、精确的显微视觉系统。

基于CCD虚拟针孔探测的双轴共焦显微技术

双轴共焦显微技术具有独特的非共轴结构,与传统单轴共焦显微技术相比可利用较低数值孔径物镜实现较高的轴向分辨力,且具有工作距离大、信噪比高等优势。对基于CCD虚拟针孔(VPH)探测的双轴共焦显微成像系统的空间分辨特性进行了理论分析,并构建了相应的实验系统,对其轴向响应进行了实验验证。实验中照明物镜NAi=0.117,采集物镜NAc=0.106,θ=45°,得出系统轴向半高宽(FWHM)为2.63μm,比同等参数(NA=0.117)下单轴共焦显微系统的轴向FWHM高出约20倍。

四线同步串口在CCD成像系统中的应用

三线同步串口传输方式具有简单可靠、实现容易、占用线缆少等优点,为了适应线阵CCD双端输出的高速成像模式需求,本文引入了DDR(Double Data Rate,双数据速率)读写方式,对三线同步串口进行改造,探讨如何在较低时钟频率下达到较高的传输带宽,提出了基于DDR的四线同步串口设计,当同步帧使能信号有效时,同时传输两组具有固定时延的数据,在接收端设计合适的缓存协议,实现了图像高速串行传输。该设计的程序编码比较简单,不过多增加传输线缆的负担,易于软硬件实现和工程应用。

双目立体视觉技术在工业大尺寸测量中的应用

利用双CCD摄像机系统测量工业大工件的尺寸,不仅可以避免以往人工接触式测量的不足,还可以解决单摄像机系统感知区域相对有限而无法实现三维场景重构的弊端。该测量系统能提高测量效率和测量精度,实现实时、在线、非接触测量。给出了该测量系统的实现方案,实验结果表明,该测量系统适用于较大尺寸的测量,精度较高,具有一定的实用价值。

多弹丸时空散布参数测试方法仿真研究

针对高射速武器多弹丸同时着靶时立靶密集度无法测量的情况,提出一种基于双CCD靶面的多弹丸时空散布参数测试方法。两个CCD靶面在竖直方向上互成一定角度,当多发弹丸同时到达靶面Ⅰ时,非水平方向上的并行弹丸由于飞行距离不同而在靶面Ⅱ中的成像时间分离,水平方向上的并行弹丸按照两个线阵CCD相机上弹丸成像像素位置顺序匹配原则进行像素配对而消除虚假目标的影响。通过双靶面对多弹丸的坐标投影和时空匹配,解算出带弹序的多弹丸着靶坐标、飞行速度。经仿真验证,测试方法能够有效解决多弹丸齐至而单个CCD靶面无法剔除假目标的问题。

线阵CCD摄像机图像信号处理系统

阐述了利用双口ＲＡＭ、微机、高速Ａ／Ｄ的线阵ＣＣＤ摄像机图像信号数据处理系统的工作原理与结构组成．经实验表明，这一装置是利用线阵ＣＣＤ的理想接口电路．