采用外触发方式实现CCD摄像机的全自动调光控制

针对传统的CCD摄像系统自动调光方法在工程使用中存在的不足,提出一种新型的CCD摄像系统的全自动调光方法。它采用外触发电子快门和可变光阑相组合进行调光,外触发电子快门调光为主,可变光阑调光为辅。采用外触发方式实现CCD摄像机的电子快门时间调节,由单片机控制电机调节可变光阑的通光口径,以使像面照度适中。反馈控制量由图像目标区域的均值电平获得,从而实现最佳全自动调光。简要叙述了新型调光系统的组成和工作原理。Matlab仿真结果表明,与传统调光方法相比,新型调光方法调光拍摄的图像对应的直方图分布更宽广且更均匀,功率谱幅值也更高,达到7.5dB以上。其图像更清晰,对比度更高,目标层次对比也更加明显,满足现代CCD摄像系统的最佳全自动调光要求。     

变焦系统中可调光焦度器件初值分析

为了实现变焦系统中可调光焦度器件初值分析，对可调光焦度器件的变焦系统进行了像差分析。根据变焦系统的光束孔径角和成像物高等特征参数确定系统初级像差，并以像差独立性的原理分析共轴可调光焦度器件变焦系统。采用薄透镜像差理论分析形状参数与变焦系统放大率的关系，应用球差和彗差最小值对可调光焦度变焦系统初值进行确定。结果表明，采用变焦系统放大率与形状参数的计算方法可满足变焦系统中可调光焦度器件初值的确定要求，并具有简单、快速、可靠等特点，为进一步计算机校正变焦系统像差提供了参考。     

电视摄像镜头自动光圈控制方法的讨论

简要地介绍了传统的电视摄像镜头自动光圈调光方法的工作原理, 分析了其在工程使用中存在的问题, 提出了人工干预、分区调光和动态区域调光三种解决方法, 详细论述了它们的工作原理和使用特点。     

空间相机中的偏流角控制

像移补偿技术是高分辨力空间相机的移补偿技术是高分辨力空间相机的关键技术.由于偏流角的存在,使得像移速度在像面坐标系存在两个分量:前向像移速度和横向像移速度,偏流角控制本质上是消除横向像移速度,因此,偏流角控制是空间相机像移补偿的一部分.不同类型的空间相机有不同的像移补偿措施,也就有不同的偏流角控制方法,本文对像移补偿方法中的偏流角控制及作用进行分析,并且介绍和分析了采用TDICCD器件的图像传输型空间相机的偏流角控制的方法.     

带干扰观测器的航空相机前向像移补偿控制器

研究了飞机姿态角速度变化的不确定性扰动对相机反射镜前向像移补偿效果的影响,设计了带有干扰观测器的伺服控制方案来抑制干扰.介绍了一种基于力矩扰动作用的反射镜系统数学模型.采用干扰观测器将外部力矩干扰及模型参数变化造成的实际对象与名义模型输出的差异等效到控制输入端.然后,在控制中引入等效的补偿来实现对干扰的抑制.最后,应用该方法设计了带有干扰观测器的控制器对相机反射镜组件进行像移补偿控制.与先进的PID方法的比较结果表明:在相同扰动作用下基于干扰观测器的补偿控制算法得到的干扰前向像移残差减小了40％～60％左右.该方法提高了相机反射镜前向像移的补偿精度和补偿控制的鲁棒性.     

基于CCD视频幅值调节器的目标精确定位方法

为了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，设计了线阵CCD 视频幅值调节器反馈控制系统。通过对光积分时间和程控增益2环节的定量数控调节，使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和传统的二值化方法相比，不需要额外的二值化参考电平硬件电路，系统更加简单可靠，算法更优秀，可以实现小于1/10像元的细分效果，在工程应用上实现了对光点的精确定位。该2变量无级调光数控系统方案对多变量摄像调光系统的设计有重要的参考价值。     

航相机像移补偿计算的坐标变换方法

由于航空、航天照相要求的分辨力愈来愈高,对像移补偿系统的要求愈来愈高.要求对产生像移速度的诸因素考虑得更为全面,也就是影响像移速度的诸因素的测量精度和像移速度的计算模型要更精确.本文应用坐标变换方法进行了航相机的像移补偿计算.首先归纳了航空航天相机(简称航相机)中像移补偿的原理、技术途径和实现方法.其次给出航相机光学系统和运动形式的齐次坐标变换,实现了像移补偿计算模型的各个基本要素,从而提出了像移补偿计算的一般数学模型,此模型适用于各种航相机的像移速度和像移补偿计算.再次,对应用坐标变换方法进行像移补偿计算作了详细归纳,最后简单讨论了对像移速度矢量公式的简化方法和像移补偿误差计算方法,以期得到满足计算精度的简化表达式.通过计算模型四个环节的变化,可以将此方法应用到各类航相机像移补偿系统.     

TDI-CCD全景航空相机前向像移补偿的数字实现方法

为了提高航空相机的照相分辨率,必须对航空相机拍照时飞行方向上景物与感光介质之间存在相对运动产生的前向像移进行补偿,以使景物与感光介质在拍照过程中相对静止.分析了TDI-CCD全景航空相机产生前向像移的原因、像移补偿精度与伺服系统指标之间的关系,以及补偿机构-反射镜的工作方式;然后,提出了一种基于定点数字信号处理器的控制系统来实时实现前向像移补偿的算法.深入讨论了数字伺服控制系统中的补偿精度、算法选择、相位计算、时间约束等关键问题,并给出了一种适合于工程实际的硬件结构与软件流程.实验结果表明,速度环的稳速误差为0.85%,带来的像移为0.425 μm,位置环的归位时间为0.8 s,满足系统总体要求.     

航相机的像移补偿方法及应用

在航相机拍照时不可避免的将产生像移,要提高成像质量和相机分辨力必须进行像移补偿.首先通过分析像移产生的原因及对图像造成的影响阐述了像移补偿的必要性和对像移补偿系统的要求,然后介绍了目前国内外主要采用的像移补偿法原理、实现途径及其应用范围,最后给出了一个应用多种像移补偿方案于同一相机的实例.     

电子稳像技术概述

随着电视摄像系统在各领域中的广泛应用,对图像信息的稳定性要求也在不断提高.而图像的不稳定主要是由摄像机载体的运动导致的,因此运动载体上的电视摄像系统需安装稳像系统.电子稳像是新一代的稳像方法,它利用数字信号处理等技术实现实时、高精度地稳定动态图像.本文介绍了电子稳像技术的原理、实现方法、主要算法以及评定其优劣的方法.     

基于嵌入式B/S模式的机电产品远程监控系统

针对机电产品远程监控中基于图像与视频的信息控制能力不足的问题,在以PLC为控制器的控制系统基础上增加了ARM核心控制器,设计并实现了一种低成本的嵌入式B/S模式的机电产品远程实时监控系统方案。该系统利用Video4linux控制USB摄像头获取机电产品工作时图像数据,并采用PNG算法实现图像压缩,通过RS232接口完成ARM与PLC间的通信,以获取机电产品实时工作参数和实现控制指令的传递。该系统通过嵌入式Boa服务器,采用B/S模式实现,并通过CGI技术实现图像和数据的远程实时动态传输。研究结果表明:"ARM+PLC+Web"交互这一组合的嵌入式系统方案,可为当前机电产品远程监控存在无法满足图像与视频中信息控制能力不足的问题提供了一个很好的解决平台。     

Omnifocus video camera

The omnifocus video camera takes videos, in which objects at different distances are all in focus in a single video display. The omnifocus video camera consists of an array of color video cameras combined with a unique distance mapping camera called the Divcam. The color video cameras are all aimed at the same scene, but each is focused at a different distance. The Divcam provides real-time distance information for every pixel in the scene. A pixel selection utility uses the distance information to select individual pixels from the multiple video outputs focused at different distances, in order to generate the final single video display that is everywhere in focus. This paper presents principle of operation, design consideration, detailed construction, and over all performance of the omnifocus video camera. The major emphasis of the paper is the proof of concept, but the prototype has been developed enough to demonstrate the superiority of this video camera over a conventional video camera. The resolution of the prototype is high, capturing even fine details such as fingerprints in the image. Just as the movie camera was a significant advance over the still camera, the omnifocus video camera represents a significant advance over all-focus cameras for still images.     

Streak time-lapse video microscopy: analysis of protoplasmic motility and cell division in Tradescantia stamen hair cells

We have developed a video time-lapse analogue of a streak camera using a digital image processing technique, and have used it to analyse dynamic processes in plant cells. The same image area is selected from a succession of frames in a video tape recording. The successive images are stored in an image memory, rearranged, and displayed in a single frame according to the time course. Each image area is rectangular, with selectable length and width: the closest analogy to a streak camera is obtained when one of its sides is a single pixel. The composite image displays sequential changes in the distribution of subcellular components in the selected area. The method was shown to be useful for monitoring details of cytoplasmic streaming and organelle movement, observing the time course of chemical fixation, and also for studying kinetochore movement, shortening of chromatids and cell plate formation during mitosis and cytokinesis. Cessation and resumption of cytoplasmic movement during the cell division cycle were also clearly localized outside the nuclear region in apical cells of Tradescantia stamen hairs.     

便携式仪表数字图像采集与处理技术

随着USB摄像头技术的普及、嵌入式技术的迅速发展以及数字图像处理技术的成熟完善,以往依托计算机进行数字图像处理的诸多仪器和设备可实现便携化。用摄像头采集数字图像,通过USB接口输入嵌入式开发板中实现各种数字图像处理算法如去噪声、图像分割、边缘检测、图像匹配及图像代数运算等算法,处理结果从LCD显示屏显示,这样就构成了一个便携式系统。     

焊接电弧高速摄像技术成像方法对比及分析

一般采用2种方法拍摄焊接电弧激光高速图像：一种是将电弧激光的像成在屏幕上,再用高速相机摄取;另一种是直接将电弧激光的像成在高速摄像机靶面上。分别对上述2种电弧激光图像的拍摄方法进行了对比试验,利用MATLAB软件的图像处理技术对所得图片进行了边缘提取和对比分析。结果表明,将电弧激光的像直接成在摄像机靶面上所得图像的清晰度高且边缘连贯,比借助成像屏成像效果好,故拍摄焊接电弧激光高速图像宜采用将电弧激光的像直接成在摄像机靶面上进行拍摄。     

Microscopic spectral imaging using a video camera

A technique is described which permits the simultaneous acquisition of multiple fluorescent emission and/or absorption spectra from discrete regions of a specimen under microscopic observation. The instrument consists of a modified inverted microscope, an optical diffraction grating, a silicon intensified target (SIT) camera, and a digital video image processor. Observation of the zero diffraction order of the grating with the SIT camera permits an optical slice of the specimen to be selected by positioning the region of interest over the entrance slit of the grating housing. To obtain the spectral characteristics of this optical slice, the grating is rotated to impinge the first order diffraction on the camera. The video image of this first order diffraction maintains spatial integrity along the slit's long axis and provides spectral dispersion on the perpendicular axis. Thus, each of the horizontal video lines along the long axis of the slit represents a spectral analysis of the corresponding spatial location within the specimen. The spectral resolution (0.2 nm/channel) of each video line is determined by the resolution of the camera system in conjunction with the resolution of the grating. The image processing system acquires and processes all 500 spectra in 33 ms and permits the accurate localization of the source of each spectrum in the slice. This type of topological spectral analysis permits the determination of both spatial and spectral characteristics of intrinsic or extrinsic chromophores within the specimen. In addition, this technique permits the detection of and the possible correction for photobleaching, light scattering and image plane effects. The application of this technique to the study of single cells is discussed and an example of the technique in determining the fluorescence spectra of acridine orange within the nucleus of an intact mammalian blastocyst is described.     

Note: High-speed optical tracking of a flying insect

We developed a video recording system with the capability of tracking moving objects and used it to track the flight of an insect. The system consists of two galvano mirrors, which redirect the light coming from the object in two orthogonal directions toward a high-speed camera to capture the image. An additional high-speed camera, which views the same object through a beam splitter placed between one of the galvano mirrors and the observation camera, detects the position of the object. The mirror angle is controlled to maintain the position of the object at the center of the view, allowing the object to be tracked. In order to validate this system, images of a live fly in flight were recorded along a flight path that was much longer than the field of view of the stationary camera. A high-resolution video image of a rapidly moving live fly was successfully captured.     

空间相机地面实时动态集成测试技术

为了确保空间相机在轨长期、可靠工作,依据空间相机的系统结构和原理,提出了一种空间相机地面实时动态集成测试方法.采用自开发的星上载荷控制系统仿真设备、动态成像目标生成及模拟系统、主控系统仿真测试设备、CCD成像系统仿真测试设备、编码器仿真测试设备、热控仿真测试设备、电源监控系统和图像快视及数据记录系统等作为单元测试设备,...     

基于ZigBee的H.263标准视频采集传输

基于ZigBee的H.263标准视频采集传输研究实现H.263标准的无线视频采集传输功能。由无线收发模块(CC2430)、USB接口(CH375)、免驱USB摄像头和电源等构成基于ZigBee的H.263标准视频采集传输硬件。CH375芯片以主机方式请求免驱USB摄像头进行视频采集,获取视频数据的组织及视频格式,以异步UART模式传送给CC2430芯片,由CC2430芯片自带的8051微处理器将视频格式转换成H.263标准,通过ZigBee网络无线传输。经过在室内测试距离为20 m的无障碍环境中对H.263标准的QCIF和CIF图像格式以不同的帧速进行比特率、MSE和PSNR等3个参数的画面测试,结果表明视频传输有效、稳定。     

摩擦式钢球表面缺陷检测仪的控制系统设计

主要研究的钢球表面缺陷检测仪方案采用的是CCD摄像机、视频图像采集卡、计算机以及数宇图像处理软件相结合的视觉检测技术。利用多个步进电机控制机械系统实现了钢球的自动下球、表面展开以及分选等功能。设计由多个单片机组成的集成控制卡,实现了与上位机通信及控制各个步进电机运行,建立了控制系统时序模型,为提高系统运行准确度和检测效率奠定了基础。