激光干扰CCD规则亮点分布原理研究

激光干扰CCD时光的传输过程的研究,对激光干扰CCD干扰图像的仿真、干扰效果的分析等具有重要意义。理论分析了考虑探测器表面反射时的激光干扰CCD时光的传输过程。由于透镜的作用,首先激光会聚焦到探测器表面。聚焦光会被探测器表面反射。由于CCD探测面是网格状分布,反射光的分布会被这一结构调制。反射后的光经过透镜,会成像在某些平面上。根据透镜中光的传输计算发现,因为透镜的傅里叶变换作用,光阑平面上会出现周期性的亮点分布。由于光阑平面上不透光的部分的反射,亮点会再次成像在探测器表面上。仿真了亮点被光阑平面上不透光部分的反射后,经过光阑后面的透镜又成像在探测器上的过程,得到了规则的周期性的亮点分布。实验结果验证了这一理论。     

主动红外探测式视觉生命探测系统

针对地震后救援现场光照度低、温度变化复杂等特点,设计一款视觉生命探测系统,该系统主要由图像采集、图像传输、图像处理及显示、系统控制四模块构成。当救援现场光照度≥1.0 lx时,系统对救援现场进行可见光图像采集;当救援现场光照度<1.0 lx时,采用红外主动探测方式,即系统近红外光源打开,CCD接收救援现场反射的近红外光并将其转化为图像信号。同时,为提高救援现场环境成像的信噪比,系统中图像处理模块对采集的图像进行相应处理。该系统可实现低照度下震后救援现场的高清晰成像要求,为救援人员制定高效可行的救援方案提供决策依据。     

单物镜光片三维荧光成像技术研究进展（特邀）

光片显微镜由于具有强大的光学层切能力、较快的成像速度和较低的光损伤,成为三维成像的重要工具。光片显微镜通常利用两个垂直放置的物镜分别进行照明和成像,这带来了对样品的空间限制并禁用了高数值孔径的成像物镜。以倾斜平面照明和微镜微器件反射技术为代表的单物镜光片显微技术突破上述限制,展示出在高分辨率和体积高速成像方面的优势,并且可与超分辨显微术等多种技术结合,在近年来取得了巨大发展。介绍单物镜光片显微成像技术的原理、关键性能的提升和其在生物医学的应用。     

激光光栅显微投影法表面微观形貌测量系统的研制

本文研制了基于激光光栅显微投影法的表面微观形貌测量系统。该系统由激光器 ,CCD ,两个显微物镜 ,图象采集卡 ,计算机和数据处理软件组成。两个显微物镜一个用来将光栅进行缩小投影到被测物体的表面上 ,形成被被测物体表面高度所调制的条纹 ;另一只显微物镜则将被调制的条纹图像成像到CCD的靶面上 ,CCD采集的图像输入到计算机中进行相关计算而得出被测表面的微观形貌。本文介绍了该系统的测量范围和分辨率计算方法 ,并对实验数据进行了可靠性分析。结果分析表明 ,该系统能可靠地测量物体的表面微观形貌。     

基于视频共焦显微镜光刻对准系统设计研究

针对目前研究的激光投影光刻机的对准需要,设计了一套基于视频图像对准原理的激光投影光刻对准系统。详细分析了共焦显微镜和CCD相关双采样图像处理关键技术在本系统中的应用,结果表明CCD图像的质量明显提高,从而提高了视频图像对准系统的精度,完全满足系统分辨精度2．5μm的要求。     

动态环境下多媒体视频兴趣区的自动捕获系统设计

动态环境下对多媒体视频兴趣区进行捕获时,图像背景是持续转变的,存在高低不平的布局问题,导致当前面向特定背景环境的目标捕获方法,无法获取清晰的图像,提出依据优化目标捕获算法,设计动态环境下多媒体视频兴趣区自动捕获系统。该系统通过多媒体视频图像采集模块采集多媒体视频图像的数据,利用数据格式转换模块变换获取多媒体视频图像数据,完成转换的视频图像数据可存储在数据缓存模块中,图像算法分析模块采用高斯混合模型提高图像背景的透明度,捕获清晰的视频兴趣区图像,并将捕获的图像目标传动核心芯片为ADV7123的视频图像显示模块进行显示。实验结果表明,所设计系统可准确捕获运动的视频兴趣区目标,并且目标清晰度较高。     

基于CCD图像处理的视度和视差自动检测系统

为了实现对视度和视差的客观检测,提高自动化检测程度,设计了一种基于CCD图像处理的视度和视差自动检测系统。对CCD视度和视差检测原理公式进行了推导,通过分析发现需要测量成像最清晰时CCD光敏面的位置。为此,构建了像面可调的CCD摄像系统和图像采集与处理系统,采用扫描求解图像像素灰度值梯度的方法,实现图像清晰度测量和边缘提取;同时利用视频图像清晰度峰值搜索法,通过控制电机带动CCD光敏面朝图像最大清晰位置运动,实现CCD摄像系统的自动对焦,并完成对成像最清晰时CCD光敏面位置的测量。最后通过对装备视度和视差实际检测,表明视度检测不确定度在0.15 D以内,视差不确定度在0.3分以内,与传统方法相比,检测结果客观准确,自动化程度得到了提高。     

基于LabVIEW的大视场激光视频图像采集系统

针对激光视频图像采集过程中视角不足、图像呈现效果不佳问题,设计基于LabVIEW的大视场激光视频图像采集系统。该系统利用帧触发器和串行接口与摄像机相连,控制摄像机拍摄大视场激光视频图像;摄像机依据IEEE-1394总线协议将拍摄的大视场激光视频图像,传输到视频图像编码器内,利用该编码器对其实施压缩编码处理后,将大视场激光视频图像传输到视频图像处理器内;该处理器采用LabVIEW软件编程形式,将视频图像处理算法程序写入其中,通过运行该程序对激光视频图像进行亮度差异调整、图像配准等处理,将处理后的图像存储到存储器内,并利用USB控制器连接显示屏,为用户程序大视场激光视频图像采集结果。实验表明：该系统的中断时间为2.0 min左右,采集的激光视频图像水平视场角由48°增加到83°,且压缩激光视频图像帧频率波动区间为33 f/s-34 f/s,系统具备较强的应用效果。     

同步扫描水下激光成像系统的蒙特卡洛仿真及优化

针对水下激光同步扫描三角测距成像系统受水介质散射和吸收影响导致作用距离减小、目标反射点图像质量变差等问题,从辐射传输理论出发,采用蒙特卡洛方法建立水下激光传输的随机模型,利用TracePro软件进行光线追迹仿真,得到反射点图像相对散射光背景的对比度。探讨了目标距离、激光光强、基线距离、物镜口径等改变对对比度的影响关系,从而对水下激光同步扫描三角测距成像系统参数作了优化设计。最后从系统实际情况和需要出发,确定激光光强1 W,基线距离250 mm,成像物镜50 mm/F2,确保在7.5 m距离范围内,有较好的目标反射点图像对比度,从而保证了同步扫描三角测距原理的实施。     

基于微球透镜远场超分辨率成像方法研究

在可见光波段,传统光学显微镜的成像分辨率被限制到200nm。为了突破衍射极限,采用了将微球与传统光学显微镜相结合的方法来获得远场超分辨率成像。首先通过理论分析平行光通过微纳结构物体后物光波在空气中的传输,进而分析微球将倏逝波转换成传输波实现远场超分辨的成像机理;其次通过仿真研究了微球的光纳米喷射特性,可知微球光纳米喷射的半径尺寸小于入射光波长的一半;最后搭建了基于微球与传统光学显微镜相结合的超分辨率成像实验系统。结果表明,将蓝光光盘作为被测物体,通过该成像系统可获得100nm的远场超分辨率成像; 该成像系统可以对微纳元件结构进行检测。这一结果对光刻技术、生物医学等领域是有帮助的。     

激光远场能量密度分布测试系统的实现

要设计了基于CCD成像法的激光远场能量密度测量系统,给出了CCD成像法测量远场激光能量密度分布的基本原理,并在特定条件下对激光能量测量模型进行简化.利用漫反射靶板将激光的能量分布信息采集至CCD相机,并在靶板的特征位置上安装能量探测器,依据激光能量模型,将激光光斑图像灰度信息与激光能量探头所测的实际能量值进行信息融合,...     

燃油喷雾内部构造可视化的激光CT技术(2)——对柴油机喷雾的应用

本文介绍了作者设计的燃油喷雾的激光CT测试系统,其中采用红宝石脉冲激光器作光源,CCD(Charge coupled device)摄象机作探测器,并配置了P540数字图象处理系统。利用红宝石脉冲激光和CCD的特性,实时地将燃油喷雾采集到数字图象处理系统上。用ART对喷雾图象进行重建,成功地实现了燃油喷雾内部构造的三维可视化。     

CO2脉冲外差激光成像光学系统中高斯光束光路的设计

为提高CO_2脉冲外差激光成像光学系统的外差探测效率,在出射光为基模高斯光束的本振光路的设计中。根据光束经过光学系统的变换与传输特性,采用离焦式扩束望远系统,调节本振高斯光的束腰位置,使之与置于成像物镜焦平面的探测器的光敏面重合,实现高斯光束的本振光与从目标反射的平面波信号光位相的最佳匹配。     

Scanning laser microscope

An electronically scanning electron beam excited semiconductor laser device with end pumped geometry is described. The device is based on the "Camebax" type scanning electron microscope and obtains different images in reflected, transmitted, or scattered light with spatial resolution of 1 μ. The induced current mode is also possible. The device has a wide selection of scanning speeds, including standard TV scanning. The continuously variable mangification with ten-to-one zoom control can be carried out electronically without change of optical objective. The influence of crystal inhomogeneities picture definition is shown.     

条纹管失真效应分析及其对多狭缝成像的影响

设计了一套多狭缝(MS)条纹管成像系统\.在成像过程中,激光经扩束之后照射到目标上,目标的反射光经过接收系统聚焦在光纤图像变换器上,将面图像变换为线图像后,耦合到条纹管光电阴极上,在条纹管的偏转电压作用下,对不同距离目标回波信号进行不同程度的偏转,再经过图像的还原,获得不同目标的距离像。在图像的还原过程中,条纹管在荧光屏上的成像失真问题严重影响图像的恢复能否成功。对条纹管成像失真原因及其对图像还原的影响进行了分析,模拟了条纹像出现不同失真时对图像还原的影响,结果表明,条纹图像的拉伸达到5%左右或者局部倾斜达到0.5%时即可对目标图像的还原造成明显的影响。     

大视场微球透镜超分辨显微成像技术的研究进展

光学显微镜是人类探索微观世界的重要工具,在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域发挥重要作用。由于衍射极限的存在,发展更高质量、更高空间分辨率的超分辨光学显微成像技术成为当下研究的前沿热点。基于微球透镜的超分辨显微成像技术有着易于实现、简单直接和免标记的显著优点,发展潜力巨大。但是单个微球的视野有限,且难以进行精确定位。提高微球的可操控性,拓展超分辨显微成像视场的范围,已成为该技术突破发展的核心关键。文中在介绍微球超分辨的成像原理,分析影响成像质量主要因素的基础上,重点总结了国内外团队在拓展微球透镜超分辨显微成像视场方面的最新研究进展。根据微球的操控方式,将研究工作总结为机械接触控制、微球辅助增强层、非接触控制和微球物镜一体化四类进行介绍,探讨其技术特点,并对大视场成像、图像拼接等面向视场拓展的图像处理技术进行论述。最后,提出微球透镜超分辨显微成像技术亟待解决的关键问题、存在的难点与挑战,以及未来开展研究工作的突破点,展望了该技术的发展与应用拓展方向。     

非球面镜准直大功率半导体激光阵列远场特性

针对目前采用非球面快慢轴准直镜准直的大功率半导体激光阵列的远场光束特性在理论上缺乏准确的描述,而常用的单一能量利用率光束发散角不能够准确地描述半导体激光器准直光束的特性,难以有效指导其后整形、聚焦等光学系统设计的问题,文章利用CCD成像结合图像处理手段对半导体激光阵列光束经过非球面快慢轴准直镜后的远场光束进行实验研究。实验结果表明,随着能量利用率选择不同快、慢轴远场发散角变化趋势有较大区别,在较高能量利用率条件下,快轴方向能量利用率的微小增加可导致光束质量的迅速劣化,对光学系统要求苛刻;而慢轴方向能量分布较为均匀,光学系统冗余量较大。     

一种新型激光测厚装置的设计

为了实现对热轧钢板的在线厚度测量,建立了自动激光测厚系统。对该系统所采用的机械设计、光路设计、基于MATLAB的图像算法等进行了研究。首先使用激光器将激光倾斜投射到待测钢板的侧面上,并在激光器前方设置一块挡板,挡住水平方向上的部分光线。接着使用工业摄像机将被测板上的激光光斑成像于CCD靶面上。然后根据CCD上挡板所成像的位置计算出钢板的离焦量。最后根据CCD上钢板侧面所成像高和钢板的离焦量与待测板厚的几何关系,计算出钢板的厚度。结果表明,钢板厚度为8mm～120mm时,系统测量精度为0.32mm,低于测量系统要求的0.5mm;测量系统受高温辐射影响较小。能够满足工业生产线上热轧钢板自动厚度测量的稳定性好、精度高、受外界干扰小等要求。