Analysis of optical characteristics of modulation devices with square and circle pixels for 3D holographic display

With the development of the micro/nanolithography, the optic-optic or optic-electronic modulation devices with different pixel shapes and sizes can be used for three-dimensional （3D） dynamical holographic display. The influence of different parameters of the modulation devices on the image quality of the 3D reconstructed object is analyzed for two cases： the phase-only computer-generated holography （CGH） and the complex amplitude CGH. The results quantitatively show that the pixel shape of the modulation devices will affect the quality of the holographic image.

地面机器人多尺度道路感知方法研究

由于道路状态的差异化,采用统一的尺度标准对其进行感知会产生相对较大的误差。文中以地面机器人为研究对象,提出了一种多尺度道路感知方法。该方法以基于USB串行总线的便携式外置彩色图像采集盒——USB21A为视觉图像采集装置,在对称双目模式下,根据道路环境的实际光线条件及道路规格来调整传感器的拍摄角度和焦距,获取清晰的道路边界图像信息。在道路感知阶段,以对称双目视觉传感器采集到的RGB图像为基础,对其进行以道路边缘为核心的截取处理,并结合以视觉传感器为中心的坐标系中的道路边缘图像中的像素点位置信息,确定道路边缘信息。在测试结果中,地面机器人沿不同路段中心线行驶的偏移量始终稳定在0.1 m以内,最大值仅为0.08 m(弯道路段),其余路段的偏移量基本稳定在0.05 m以内。

基于CCD成像的侧向散射激光雷达几何标定方法

通过分析CCD成像特点,设计了侧向散射激光雷达几何标定实验,得到CCD各像元的角宽度,并确定了CCD像元与散射光位置之间的对应关系.对两次实验中采集的回波信号进行标定,并分别与POM02进行相函数比对、与后向散射激光雷达进行探测信号比对,结果表明:相函数廓线和POM02测量结果相吻合;侧向散射激光雷达信号与后向散射雷达的距离修正信号在650m以上的变化趋势一致.侧向散射激光雷达弥补了后向散射激光雷达在近地面段不能探测气溶胶的不足,该标定方法可靠,为进一步利用侧向散射激光雷达研究近地面气溶胶的时空分布奠定了坚实的基础.

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX:1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5～30.0keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5～30keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。

基于DMD的高动态范围场景成像技术

为了对高动态范围场景进行实时有效的观测,设计了一种采用数字微镜器件作为空间光调制器的成像系统.通过改进数字微镜器件的驱动时序,提高数字微镜扩展成像系统动态范围能力.针对光学系统存在畸变,采用多项式拟合法获得数字微镜器件到图像传感器的精确映射关系.针对一般调光算法导致调光后图像可视性差的问题,引入色阶映射算子生成调光模板,获得符合人眼视觉特性的调光结果.实验结果表明,在10帧/s的条件下采用数字微镜器件可提高传统成像系统动态范围66dB,成像系统总的动态范围达到126dB,图像传感器控制准确度达到0.69个像素级别,调光后场景高亮目标与暗背景可同时观测到,调光后采集图像的信息熵得到提高,系统满足对高动态范围场景实时成像观测的需求.

亚像元几何图像成像与超分辨恢复算法

随着光学成像到光电数字成像的转变,如何提高CCD的几何分辨率已成为研制高分辨光电成像系统亟待解决的问题。从研究现状入手,给出了现有算法并指出不足之处`,建立了亚像元超分辨成像数学模型,提出了亚像元的CCD几何超分辨方法:将两片线阵CCD集成在同一器件中,在线阵方向上错开半个像元,同时读出时间减半,最终交织重组图像数据,合成高分辨率图像。利用MATLAB软件对双线性插值方法及亚像元成像方法进行了仿真,并定性定量地分析了两种方法的效果。结果表明:亚像元方法合成图像分辨率约为低分辨率图像的2倍,且两组仿真图像中的峰值信噪比比双线性插值图像分别高出1.4864dB和2.2070dB,该方法可以显著地减轻欠采样引起的图像模糊,且实时性优于双线性插值方法。

应用属性距离加权平均滤波提高CCD光斑的亚像素定位精度

针对现有滤波方法无法克服CCD光斑信号的噪声去除和特征保持之间的矛盾,由图像噪声引起的随机误差成为影响光斑定位精度主要因素的问题,提出了用属性距离加权平均(ADWA)方法对光斑图像进行滤波处理的方案。根据含噪信号的属性分离信号和噪声,通过增加属性的方式来进一步缓解噪声去除与信号特征保持之间的矛盾。实验结果表明,在基于位置、幅值的二元属性距离加权平均(2-ADWA/LV)的基础上,引入"梯度"属性构成3-ADWA/LVG后对光斑信号进行滤波处理,能将光斑定位精度提高20%以上,使定位结果标准差减小到0.024pixel。实验表明,用ADWA对光斑信号滤波,可通过挖掘和引入新的属性来进一步去除光斑信号噪声同时增强信号特征保持效果,从而为提高光斑的亚像素定位精度提供一条有效途径。

有源OLED像素电路的设计与仿真

设计了有源OLED显示用非晶硅薄膜晶体管恒流型4-TFT像素驱动电路,并给出了驱动方法。应用HSPICE仿真了恒流型像素驱动电路的工作过程,详细分析了源(Source)电压VDD、存储电容Cs,以及开关晶体管T1、驱动晶体管T3的宽长比等参数对电路的输出特性的影响。仿真结果表明,此电路可以在整个帧周期持续供给OLED器件电流,并且解决了由于各像素驱动管阈值电压的差异带来的OLED亮度的不均匀问题。

像元间隔对亚像元动态成像系统MTF的影响

亚像元动态成像系统的调制传递函数MTF主要取决于像元尺寸及像元间隔等因素的影响。分析了像元间隔对亚像元动态成像系统的调制传递函数的影响,并给出了数值分析的结果:像元间隔对亚像元动态成像系统MTF的影响总的趋势是随着像元间隔的增大而增大。

空间相机焦平面CCD交错拼接重叠像元数计算

针对大视场空间相机焦平面采用的多片CCD交错拼接,提出了一种适用于多种姿态模式的重叠像元数解析计算方法,以保证空间相机成像视场中不出现漏缝。分析了CCD交错拼接的成像特性和产生漏缝的原因;基于空间坐标系变换和中心投影共线方程建立了重叠像元数计算模型,对像点、相机摄像中心、地面景物点建立动态数学关系,通过追踪像点在像面上的运动轨迹计算了拼接缝像元重叠情况。结合实际工程样例,计算和分析了空间相机机动角度、星下点纬度、视场位置等因素对重叠像元数的影响,并将各工况下计算的最多漏像元数作为最终拼接量。结果表明:重叠像元数理论误差小于1pixel;对比侧摆,俯仰成像时所需拼接像元数更多;该计算模型可扩展应用于其他类型空间相机在任何姿态模式下的重叠像元数计算。

航空CCD电光侦察系统的发展现状与展望

CCD电光照相系统是继机载航空胶片航空侦察系统之后迅速发展起来的一门新兴的技术。本文对其发展现状。

人工神经网络的光学实现

本文讨论了光学神经网络的优势及其所面临的主要问题，简述了它近十年来的发展．光互连是光学实现神经网络最具吸引力的技术，光电混合集成的灵巧象素器件又融合了电子器件灵活、可编程、易控制的特点．二者的结合是当前光学神经网络发展的主要趋势，它们为神经网络的进一步发展和应用，为超大规模神经网络的实现和应用提供了一种很有前途的方案．

亚像素采样对LED显示质量的提升

清晰显示高分辨率画面是LED显示屏图像质量提升领域中亟待解决的关键问题之一.针对LED显示屏分辨率低、成本高、像素排布灵活的特点,研究了亚像素采样技术在LED显示屏中的应用.从信号处理的角度,在RGB颜色空间中对LED显示屏建立了全像素采样和亚像素采样数学模型,在亮度与色度相分离的空间中对两种采样方式进行了频谱分析,证明了应用亚像素采样技术可以将显示系统的亮度混叠转移到了人眼较不敏感的颜色通道上,有效扩展了LED显示系统在各方向上的Nyquist频率限制.物理屏体上的仿真实验表明亚像素采样对LED显示屏的图像显示质量具有改善作用.

基于计算机视觉的圆锯片精密集成测量

为了提高圆锯片图像边缘的定位精度,提出了一种在边缘点灰度梯度方向上对梯度幅值进行插值的亚像素细分算法。为了满足高速测量的需要,将图像处理、尺寸标定、参数计算等整个测量过程集成起来,构建了圆锯片的计算机视觉测量系统。实验结果表明,利用改进的亚像素方法与直线Hough变换实现测量时,达到了精密、高速的测量要求。

CCD与CMOS像素传感器γ射线电离辐射响应特性对比研究

为了研究CCD与CMOS像素传感器对γ射线电离辐射的响应差异,对比研究了4类像素传感器的结构特点和辐射响应特性。通过辐射实验,对各传感器在不同辐射水平条件下的光子响应事件分布、平均灰度值以及典型光子响应事件进行研究。研究结果表明:光子响应程度均与辐射剂量率相关;CCD像素传感器的沟道传输方式使每列像元间的辐射响应更容易相互干扰;平均灰度值随剂量率的增大存在明显的梯度,各积分周期内输出信号灰度值围绕均值上下波动,CCD像素传感器输出信号灰度浮动范围较小;CMOS像素传感器各像元对光子的响应更加明显,CCD像素传感器各像元的响应信号易与相邻像元发生串扰;各类像素传感器典型辐射响应事件区域中发生光子响应的像元数量随剂量率的增大而增多,响应事件并非单个光子的行为,而是反映了多个光子在区域内同时沉积能量的过程。本研究为开发像素传感器的γ射线辐射探测技术和应用提供了重要的理论分析和实验数据支撑。

单像素成像系统的场景监视算法

利用单像素成像系统进行场景监视,对变化场景进行相同的信息调制,利用场景探测强度的差值作为测量值,采用压缩感知算法只需进行一次算法求解即可获取场景变化信息。使用数字仿真技术对提出的和传统方法进行场景变化信息反演获取对比实验。在简单的二值场景变化信息获取实验中,提出的方法在采样率为1%的情况下就可以获取准确的场景变化信息;对8 bit灰度场景变化信息进行获取时,由于信息量变大,为了获取较高质量的场景变化信息需要的采样数增加,但在相同采样数下,提出的算法可以获得比传统方法更准确的结果.实验结果表明采用提出的方法可以在低采样率的情况下获取准确场景变化信息,并降低了获取场景变化信息计算复杂度,对单像素成像系统应用于场景监控具有参考价值.

一种基于K-Mean算法的移动应用兼容性测试方法

随着移动应用市场的快速发展,移动应用兼容性测试问题日显突出和紧迫。本文提出了一种基于K-Mena算法的移动应用兼容性测试设备选择方法。该方法首先建立移动应用兼容性测试设备的特征树模型,确定各个基本特征的测试值,定义初始K值和中心点。然后给出一种基于设备特征树模型的特征距离计算方法。最后基于K-Mean聚类算法,对移动设备进行聚类,从各个聚类中选择适合的移动应用兼容性测试设备。通过实例进行验证分析,结果表明该方法能够帮助测试人员选择适合的测试设备,从而降低测试成本,提高测试效率和测试质量。

小模数齿轮齿形误差的CCD测量方法研究

针对尺寸较小的小模数齿轮齿形误差的测量,提出了基于CCD和图像处理技术的齿轮齿形误差的测量方法。在测量中,为了更准确地获得边缘位置信息,对图像进行了中值滤波、二值化、边缘提取,亚像素拟合等处理,并解决了齿轮圆心确定、定标、多幅图像间的图像拼接等问题,以及在分析齿形误差的测量方法和测量过程的基础上建立了测量数学模型,从而完成了整个测量过程的设计。实验表明:采用图像测量方法使测量的最大绝对误差为9.2mm,对小模数齿轮齿形误差的测量提供了一个有效途径。

TDICCD时序改进方法探讨

文章在介绍了TDICCD时序原理的基础上,结合TDICCD实际应用中的问题,探讨了几种TDICCD时序的改进方法,分别为:TDICCD抽头合成技术、TDICCD连续转移时序技术、TDICCD像元模拟合并时序技术、TDICCD面阵成像技术。文章给出实现这些技术的原理、方案与实施效果。这些技术可以分别实现了减少CCD模拟抽头数量,提高CCD电荷转移效率,提高TDICCD像元的动态响应范围、TDICCD的面阵应用模式的扩展,以及降低TDICCD模拟像元输出的时序噪声的效果。这些时序改进的解决方法通过对图像信号源头进行改进,一方面扩展了TDICCD的功能,提高了输出信号品质;另一方面具有降低系统体积与功耗,缩减成本的功效。

基于圆孔夫琅和费衍射的CCD像素间距标定

提出了一种基于圆孔夫琅和费衍射原理的像素间距标定方法,利用研制的测试设备对图像采集系统的像素间距进行了测试,实现了CCD摄像系统像素间距的标定.