利用CCD实现望远系统视差自动测试的研究

视差现象的存在影响了望远系统测量瞄准的精度.针对平行光管法和视度筒法检测视差的局限性,提出了一种基于CCD图像传感器和数字图像处理技术的望远系统视差自动测试方法,论述并推导了视差的测试原理及公式,利用设计的测试系统实现了望远系统视差的数字化测试.给出的测试结果表明,与传统测试方法相比,该测试系统具有快速准确、定量直观的特点.最后分析了影响测试精度的因素.     

双目视差测距调焦在光测设备上的应用分析

离焦造成的成像模糊,严重影响光测设备的跟踪性能与精度。根据光测设备传感器多、跟踪精度高等特点,提出了在单台设备上基于双目视差测距的实时调焦方案。建立了不同焦距双目视差测距模型并进行了误差分析,介绍了光学系统调焦原理,结合光测设备的具体参数,进行了测距调焦数值仿真。结果表明,像素尺寸越小,基线、焦距的乘积越大的传感器,其测距误差越小。以中波红外对目标进行中心跟踪,以电视脱靶方式进行测距调焦,能够很好地满足设备的实时调焦需求。仿真结果表明,双目视差测距实时调焦在单台光测设备上的应用是可行的。     

平视显示器视差自动测量系统的设计与实现

针对平视显示器现场调试过程中视差检测存在主观性大、不易给出定量结果的问题,研制了一套用于平视显示器视差自动检测装置.本装置采用传统光学系统,利用CCD光电耦合器件将大视场平行光管分划像清晰成像,放入被测平显,再次将分划成像,并对此图像进行处理.通过自制计算软件,计算给出视差调节量,从而进行自动检测.利用这一装置与未采用...     

空间多光谱CCD相机调焦精度分析

调焦精度是保证多光谱CCD相机成像质量的关键技术之一,针对星载对地观测多光谱CCD相机大视场角、宽地面覆盖的离轴三返光学系统结构特点,设计实现了一种高精度调焦系统。首先以CCD多光谱相机感应谱段中最短波长计算出相机调焦需求精度10.00 m,根据多光谱CCD相机的光学系统特点,对比常用的传统航天相机的三种调焦方式,选择CCD焦平面调焦方式;然后提出采用以步进电机为动力源驱动高精度涡轮蜗杆副、齿轮副做旋转运动,通过超精密级滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动,并结合直线导轨约束运动形式,以14位绝对式编码器为位置检元件组成高精度调焦系统,经计算,调焦系统的理论灵敏度为0.12 m,该调焦系统具有结构简单紧凑、调焦灵敏度高的优点;最后通过实验测试,在2.2 mm调焦行程内实际调焦精度3.62 m（3）,调焦系统随相机经过力学环境实验、热真空环境实验后的复测调焦精度为3.64 m（3）。测试结果表明:所设计的调焦系统设计合理,结构可靠,调焦精度稳定性高,满足多光谱CCD相机成像清晰对调焦精度的要求。     

自由曲面变焦的内调焦式光学系统设计

具有调焦功能的光学系统在空间探测领域中有着重要的应用需求。设计了一种基于自由曲面垂轴偏移的内调焦光学系统,该系统中采用特殊自由曲面面型结构,构建自由曲面透镜组,利用垂轴偏移的变焦特性,改善光学系统的成像位置,提升在空间环境多样性和宽物距成像的适应性能力。具体分析了自由曲面透镜组的调焦原理,并成功将自由曲面透镜组应用到焦距为100 mm的光学系统中,分析像距扰动和物距变化两种情况下的成像质量和偏移量。结果表明,光学系统的调制传递函数在奈奎斯特频率处大于0.3,满足成像要求,该系统具有成像性能稳定和微米量级补偿量等特点。     

工业用光学镜头调制传递函数快速检测系统

调制传递函数(MTF)是评价光学系统成像质量的重要指标。根据光学传递函数测量的理论基础,以狭缝、刀口作为目标物,搭建了一套适用于工业用光学镜头的调制传递函数(MTF)测量、成本低、结构简单、精度高、稳定性好的测量光路,并根据光路特点编译了相关测量软件。测量软件根据自动聚焦的基本原理进行了自动调焦的开发,在兼顾效率和精度的前提下,分别采用爬山法和传统方法作为粗调焦和细调焦的调焦搜索算法,并根据不同物镜的成像特点采取不同聚焦函数进行聚焦判定。通过实验显示,该MTF快速检测系统具有良好的稳定性。     

靶场紫外望远系统光学设计

紫外(UV)波段是靶场光电测量的重要方式,但紫外波段目标信号弱,可选取的光学材料很少,这都为高分辨率紫外观测带来了困难。设计的用于靶场的大相对孔径长焦距紫外望远系统解决了上述问题,利用折反系统与二次成像的方法获得F数2、焦长400mm、视场1°、波段范围250~400nm的紫外光学系统。经过光学软件分析,望远系统各视场奈奎斯特频率(38lp/mm)调制传递函数(MTF)分别高于0.7。考虑到外场环境的适应性,进一步考察了望远系统在-40℃~60℃环境下的调焦量以及成像质量,分析结果表明,各温度下调焦后的奈奎斯特频率MTF均优于0.5,设计结果满足靶场设计指标与实际应用需求。     

一种制冷型红外近景成像系统的无调焦设计

针对制冷型近景成像红外光学系统,讨论了近景系统调焦量对系统冷反射的影响,分析了在定焦近景成像系统中采用无调焦设计的必要性,以及如何选取合适参数提高系统景深、如何选取材料进行无热化设计从而实现无调焦的设计方法。基于320×256中波制冷探测器,设计了一个焦距为20 mm、F/4的无热化红外光学系统,该系统景深范围可以覆盖成像范围(1~10 m),且在-40~55℃的温度范围内实现无调焦清晰成像。     

光电探测器调焦机构的设计与精度分析

光电探测器在对目标进行跟踪捕获的过程中,如果调焦不当,会使成像点分散,导致CCD相机成像不清晰。要保证对运动目标的清晰成像,调焦机构必不可少。针对探测器对调焦机构的技术指标及要求,在分析传统调焦方式及调焦机构设计的基础之上,设计了一种密珠轴系调焦机构,最终加工出来的外形尺寸为200mm×200mm×140mm。通过理论计算对其做了力学分析和精度分析,在工作频率内进行了振动实验,最后通过0.2″自准值平行光管对其进行了晃动精度检测。实验结果表明:该调焦机构具有结构紧凑、刚度高等特点,在工作频率范围内能够良好地运作,晃动精度≤2″,满足探测器调焦系统的设计要求。     

双孔光栏调焦法及其应用

从工程光学的实际情况出发，提出了一种能够弥补一般调焦方法在某些情况下不能适用这一不足之处的高精度调焦方法－双孔光栏调焦法，并根据几何光学理论介绍了该调焦方法的基本原理，即利用双孔光栏将成像物光束分割为对称的两束成像细光束，从而将调焦过程转化为合像对准过程，使得调焦精度大大提高，文章还分析了双孔光栏调焦法的调焦误差，并根据误差因素推导出将本方法应用于望远系统时的最大调焦差和调焦中误差（均方差）表达式     

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。     

自动切割机图像自动对焦

以全自动切割机为研究对象,针对图像自动对焦模块,通过在时域和频域对图像的分析和解释,不仅阐述了图像的视觉特性,而且证明了视觉梯度误差的存在性。通过分析与研究目前正在探索和发展的4种图像清晰度算法的特点,运用Visual C++6.0的代码,计算出了算法的时间和空间复杂度,并给出算法优劣的比较。最后经过测量分析全自动切割机的实际数据,得出了较为合适的清晰度算法。     

基于柱透镜光栅的合成图像生成及分辨率损失

根据柱透镜单元光传输原理,提出了一种非均匀宽度视差图条纹及其在合成图像中非均匀排列的方法,该方法可以减少立体图像串扰,增加各个视点接收到的对应视差图的信息量,使观看到的自由立体图像更加清晰。此外,置于LCD屏前的柱透镜光栅条纹方向与屏表面的坐标轴倾斜角度的改变会导致图像在竖直和水平方向分辨率的变化。与光线追迹测量分辨率损失的ASAP软件模拟法不同,本文以解析法分析了光栅条纹倾斜角度对竖直和水平方向分辨率损失的影响,计算结果对柱透镜光栅自由立体显示器的设计有一定的参考性。     

热水器容器脉冲压力试验要求分析及仪器设计

为满足GB/T20289-2006标准热水器容器压力试验要求,设计了相应试验装置,以PLC为核心控制水泵以调节容器试验所需压力,控制气动球阀来调节试验保压、卸压功能,实现自动测试达到标准所需的要求.     

柱透镜光栅3D显示器的视差范围与立体观看视疲劳的关系

过大的视差取值是产生柱透镜光栅3D显示器立体观看视疲劳的主要因素之一。基于人眼瞳孔直径随着立体观看视疲劳程度的增加而递增这一生理机理,本文建立了一个瞳孔直径的测量装置,可在观看者观看立体图像的同时记录观看者的瞳孔变化,从而客观评价观看者的立体观看视疲劳程度,并通过与观看者的主观评价相结合,得出不同视差大小下的立体观看视疲劳程度。实验结果表明,当视差在-0.2°～0.2°范围内时,观看者没有明显的立体观看视疲劳,可将该范围确定为观看舒适的视差范围。     

暖气分户计费中温度与流量传感器设计

针对热能费收缴困难和按使用面积收费的不合理方式,提出了一种新型的智能表以及与之配套的远程自动抄表系统。整个系统由热能表、数据传输电路、PC机3部分组成;热能表通过实时测量Pt1000电桥两端的电压差计算出温度值,对霍尔流量计进行计数得到用户在一段时间内的流量值,最后应用流量和热量值得到用户在一段时间内所消耗的热值;测量...     

基于MSP430G2553的简易智能电阻测量仪设计

本作品以MSP430G2553微控制器为控制核心,设计并实现了一简易电阻测量仪.该测量仪通过微控制器内部的片上10位A/D转换器,实现电阻-电压转换,具备自动量程转换和阻值实时测量显示等功能.整个系统测量误差≤1%,具有测试精度高、速度快、功耗低、稳定性好、操作方便等特点,有较好的实用价值.     

Visibility的航空遥感相机自动焦面检测方法

为了解决航空遥感相机自动焦面检测的问题,提出了一种利用空间滤波测速（SFV）原理进行航空遥感相机自动焦面检测的方法。首先,在焦面检测过程中,采集线阵CCD输出图像的Visibility值,利用SFV信号的Visibility值与离焦量之间的关系,通过搜寻SFV信号Visibility最大值找出最佳的成像焦面位置;其次,对空间滤波测速原理及Visibility与离焦量的关系进行了介绍;最后,对设计的实验装置在5~53.2 mm/s的典型像移速度下进行了20次焦面检测,结果表明最大测量误差均方值为46.25m,小于航空遥感相机光学系统的检焦误差宽容度（76.8m）,能够满足航空遥感相机的自动焦面检测精度要求。     

自由立体显示中的实景立体影像获取方法

获取适当位差的立体影像是自由立体显示系统的重要环节.针对该问题,提出了无导轨实景拍摄立体影像的过程和方法.分析并计算了立体包容范围与相机间距的关系,建立了立体场景包容范围模型.在测量自制各尺寸显示器的水平视差极限后,给出了最佳拍摄间距,为立体实景拍摄和制作提供了理论依据.