激光光斑位置精确测量系统

设计了一种激光光斑位置测量系统,用于提高激光照射器监测系统测量激光光斑位置时的测量精度.分别介绍了测量系统的组成及它们的信号连接关系.针对激光光斑图像采集过程中的后向散射现象,提出基于异步距离选通的激光后向散射抑制技术.为了克服大气湍流扰动对激光光斑成像的影响,利用改进的盲解卷积算法对激光光斑图像进行事后图像处理.最后,对光斑图像进行畸变校正,并利用高斯曲面拟合算法提取光斑位置.设计了若干仿真实验,并应用该系统处理了实际外场实验.结果表明,所设计的激光光斑位置测量系统的测量精度不超过0.3 pixel.     

提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法

介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术:CCD电子快门预测和背景相减技术, 并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果,在激光制导武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义.影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里,不能提取光斑图像.设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生,保证CCD捕捉到光斑的全部能量,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像.另一方面,在激光没有照射时,采集一帧图像作为背景, 让激光照到靶板后的图像与背景图像相减,结果只在光斑照到的位置处有不同.在相减后的图像中,使激光光斑突出.试验证明采用本文介绍的技术明显地提高了外场脉冲激光光斑测量距离.     

基于MATLAB的激光光斑图像处理算法

提出了一种基于MATLAB的激光光斑图像处理仿真算法.在MATLAB环境下,首先对采集到的光斑图像进行平滑滤波、亮度调节、阈值分割和边缘检测等图像处理,确定出光斑区域并得到边缘点的位置信息,再根据最小二乘法进行圆拟合进而计算得到光斑中心点的坐标.仿真结果表明,该算法能够快速、准确地得到光斑中心位置点,且达到很高的测量精...     

正交分光成像系统实时多光斑亚像素定位研究

正交分光成像系统在高频动态坐标测量中具有独特优势。针对其在高频测量条件下数据量大,光斑坐标难以实时提取的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时多光斑峰值位置亚像素定位算法。首先设计与光斑光强分布相近的模板,通过模板匹配解决了原始图像中因噪声导致的峰值抖动问题;其次对匹配后的图像进行阈值比较并生成窗口信号,对窗内像素进行高斯拟合,拟合中心作为光斑峰值亚像素坐标。计算中充分利用FPGA并行处理的特点,采用流水线设计实现了硬件加速。实验表明,该算法可实现对多光斑位置的实时提取,光斑重复定位极差小于0.1像素,标准差为0.014像素,分辨力达亚像素级别。     

便携式二维激光位移传感器

设计了一种能应用于野外环境的便携式二维激光位移传感器,能够实时探On,0635nm激光在传感器靶面所呈光斑的二维位置坐标。利用CCD图像传感器和DSP数字信号处理电路进行图像的采集和处理。采用窄带滤光片和中性密度衰减滤光片消除太阳光的干扰,提高了图像对比度。采用超短焦距大视场镜头将传感器靶面成像在CCD靶面上,增大了量程,缩小了体积。编写算法校正了图像畸变。最后通过实验验证了该传感器有较高的测量精度。     

应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力

在图像测量系统中，测量的精度主要取决于ＣＣＤ摄像机的分辨率。为提高图像测量系统的测量精度，本文首先提出了一种具有保持边缘特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法，并在此基础上，本文又提出了以多项式插值为原理的新的亚像无边缘检测算法，使图像测量系统中的ＣＣＤ摄像机的分辨率提高约６０倍     

基于序列图像提高光斑质心定位精度

针对激光模拟射击系统对激光光斑进行快速、高精度质心定位的要求,提出了一种基于视频序列图像的光斑检测与高精度质心定位方法。该方法首先利用帧间差分图像和噪声估计参数对射击突发事件进行检测;然后利用噪声估计方法确定光斑的分割阈值,结合形态学滤波对目标光斑和背景噪声进行有效分割,提取光斑区域,同时降低窗口内外噪声。最后,用4帧差分图像合成1帧高分辨率的图像来抑制图像噪声和计算误差的影响,实现光斑质心的高精度定位。实验结果表明,本文方法的光斑质心定位精度与稳定性均优于传统的方法;其中光斑质心定位精度达到了亚像素级别,稳定性度量平均值为0.000 49,优于传统方法的0.002 97。得到的结果显示,提出的方法有助于提升激光射击系统的性能。     

一种激光三角测厚中非线性的校正方法

针对单镜头激光三角法测同一物体厚度时图像探测器上两光斑间距与被测物位置之间的非线性关系,提出了一种非线性校正方法,并用实验验证了校正效果。分析了单镜头激光三角法测厚原理,总结了引起非线性的因素,对校正方法的函数模型进行了理论推导,并对校正前后测量数据进行了详细分析。研究结果表明,使用该非线性校正方法后,图像探测器上成像光斑间距值随被测物位置变化的波动程度明显减小,测量厚度的均方差值也变小,系统的测量精度得到提高。     

大型轴系轴心的激光旋转测量方法

研究了大型轴系轴心的激光旋转测量方法,利用CCD相机采集激光光斑图像,通过数值拟合算法计算激光光斑所形成圆周的圆心位置,用以测量轴系轴心的空间位置。该方法消除了激光器装配定位误差导致的指向偏差和激光器不稳定导致的光束漂移。建立了激光旋转测量法测量精度的数学模型,进行数值模拟,计算结果表明:测量精度与激光旋转半径无关,与光斑采样点数成正比,接收屏与轴系轴心的垂直度偏差对测量精度影响不大。利用改进的最小二乘法进行数值拟合,进一步提高了激光旋转测量法的测量精度。     

飞行器仿真测试中合作目标投影光斑的跟踪识别

针对飞行器仿真测试中合作目标投影光斑的跟踪识别问题,提出了一种投影光斑跟踪识别新方法,该方法主要由预测、识别及修正3个阶段组成。预测阶段主要结合投影光斑运动特点对传统卡尔曼滤波进行改进,提高投影光斑的位置预测精度。识别阶段则根据投影光斑位置的预测值,分两种情况对光斑进行处理:如果下一时刻投影光斑在视场内,则根据相应的判别准则和匹配策略在下一时刻图像中快速搜索投影光斑的最优匹配光斑;如果下一时刻投影光斑在视场外,则根据测量系统相关信息,对视场外投影光斑在图像平面上的位置进行求解,并将求解结果加入相应的运动轨迹,实现对视场外投影光斑的跟踪识别。在完成投影光斑的跟踪识别后,根据跟踪识别结果对投影光斑相关参数进行修正。仿真实验和实际实验结果表明,本文方法能够有效跟踪识别飞行器仿真测试中合作目标的投影光斑,其最大跟踪识别误差不超过2.5pixel,即使跟踪识别过程中存在投影光斑进出视场的情况也不受影响。     

一种CRT光点测量集成化系统

利用彩色电视机中的部分电路和设计相关的脉冲处理电路，研发一种简便适用且集成化的光点发生器，提供CRT阴极负向高压视频脉冲和产生CRT各电极电压，屏显示刷新率为50Hz的稳定光点。CCD同步摄取光点图像，经计算机处理分析后计算二维光点尺寸，显示器输出三维光点光分布的图像和二维光点尺寸的计算结果。实验结果表明，该测量系统完全可应用于实际的光点测量，为验证CRT电子枪的质量提供了一种有效的方法。     

球形转子不平衡量的一种自动测量方法

利用面阵CCD和PCI图像卡,将转子上一固定标志点转化为图像中局部特征的亮度并用数字图像处理技术提取标志点的位置从而记录转子摆动过程,以转子的运动方程为状态方程,建立最优估计模型对采集得到的摆动轨迹进行辨识,得到了转子的不平衡量。对测量系统进行的误差分析及试验结果证明整个测量装置具有可自动测量、测量时间短和测量精度高的优点。     

基于视网膜光反射的实时人眼定位研究

基于视网膜光反射,提出了一种只需要简单算法的实时人眼定位方法.通过确定人眼相对于点光源的空间方位的实验,证明了该人眼定位方法的可行性.在这种人眼定位方法中,如果在点光源形成的锥形照明区域中没有人眼,那么CCD接收的图像将是一个均匀的暗背景图像,且图像中没有亮斑存在;如果在该锥形照明区域中有人眼,那么CCD接收的图像将是...     

小波神经网络在CCD图像噪声处理中的应用

目的：CCD相机响应功能的非线性,导致了CCD噪声模型的复杂性,使得滤波效果不佳,本文提出一种针对于数字图像中CCD噪声的小波神经网络滤波器。方法：首先,分析CCD噪声模型,找出导致CCD噪声模型复杂的原因——CCD相机响应功能（camera response function简称CRF）的非线性;接着,在对ANS滤波器分析的基础上,针对影响滤波效果的两大问题：滤波窗口和图像强度,将小波神经网络非线性逼近CCD噪声曲线,按照噪声参数对图像进行区域划分并分配相应的权值,然后结合相应的非线性滤波器进行针对性滤波,最后综合输出。结果：实验结果表明：本文改进的滤波器滤波效果明显,信噪比得到进一步提高（24.65）。结论：利用神经网络良好的非线性函数逼近性,将其结合ANS滤波器构造出神经网络非线性ANS滤波器（NN-NANS filter）,试验结果表明,该滤波器在去除噪声的同时边缘细节也得到了很好的保留,同时提高了信噪比。     

基于图像传感器的冲针特征长度自动测量系统

提出一种基于图像传感器的冲针特征长度自动测量系统。利用CCD摄像传感器检测冲针的二维尺寸信息，信号处理电路提取冲针的直径和特征长度信号，由单片机控制双端口RAM对二值化图像数据进行存贮和处理，实现了冲针特征长度的测量。现场使用和实验表明，该系统具有很高的测量精度和性能价格比。     

基于FPGA的高速实时光斑质心检测系统的设计

光斑质心检测是自由空间通信APT精跟踪子系统的关键技术之一,对此本文提出了基于FPGA的图像处理算法,主要采用3×3窗口模块和自适应阈值模块,先对CCD输入数据进行处理,判断光斑的范围,然后再运用光斑的质心算法对光斑所占的像元进行运算,得出光斑位置的脱靶量,最后通过串口送至总控单元处理。实验达到了3000帧／s的脱靶量帧速,精度为2urad的技术指标,实现了高速率、高精度的精跟踪要求。     

光学系统弥散斑参数的测试

采用CCD显微成像系统对光学系统弥散斑参数进行定量测量,并设计了弥散斑参数的评价算法。首先,给出了弥散斑参数的定义,分析了弥散斑所形成的能量等高线构成的闭合的连通区域,对占总能量80%的区域计算其弥散斑直径。然后,对该区域的边界点进行椭圆拟合,得到弥散斑圆度。提出的方法通过对光学系统在像平面所成的星点像的能量分布的分析,在弥散斑圆度测试中引入了椭圆拟合,减少了CCD噪声和测试环境中的杂光等随机因素对测试结果的影响,提高了测试结果的置信度。实验结果显示:弥散斑直径测试重复性为0.18μm,弥散斑圆度测试重复性为1.65%。提出的方法实现了弥散斑参数的定量测试,满足航天项目中光学系统成像质量控制要求。     

光笔式视觉坐标测量中控制点光斑图像的识别

介绍了一种光笔式单摄像机便携三维坐标视觉测量系统。在分析该系统成像特点的基础上,提出了一种控制点椭圆形光斑图像的数字识别方法。常用的方法是在CCD摄像机镜头上加滤光片来隔离背景干扰亮斑图像,该方法以光笔上被测控制点在摄像机CCD像平面上的光斑图像轮廓所占像素个数为基准, 剔除过大和过小的图像轮廓,进而采用基于椭圆线轮廓度误差的评定方法实现控制点椭圆形光斑图像的识别。给出了该方法的具体算法,实验结果表明该方法简单方便,易于实现,检测速度较快,适用于圆形被测控制点的视觉检测系统,具有一定的理论意义和工程实用价值。