作为图像传感器的CCD、ICCD和IRCCD

本文评述了作为图像传感器的CCD、ICCD和IRCCD的最近进展,提出了它们在极低噪声、微光和红外等环境下应用的潜力。     

作为图像传感器的CCD、ICCD和IRCCD

本文评述了作为图像传感器的ＣＣＤ、ＩＣＣＤ和ＩＲＣＣＤ的最近进展，提出了它们在极低噪声、微光和红外等环境下应用的潜力。     

无人机航迹中电力线电晕紫外探测与定位

在无人机电力线巡检中,为了能快速发现并定位绝缘子产生电晕放电现象的位置,对无人机航迹中的电力线电晕探测与定位方法进行了研究。分析了电晕放电功率检测模型,并得到放电源辐射出紫外光功率的公式。设计了具有高灵敏度的电晕探测设备,提出在无人机航迹中发现绝缘子缺陷的定位方法,通过两次不同角度对电力线铁塔探测,比较两次探测结果分析出缺陷绝缘子的位置。最后根据定位方法设计了对电火花和紫外LED探测实验。结果表明,该探测设备能准确探测出电火花产生的紫外光功率,受到紫外光在空气中损耗的影响,测量值随距离的增加而逐渐减小,且在不同距离情况下相对误差在11.5%之内。在紫外LED探测实验中,探测角度选择0°和15°时测量值较为准确。该方法在微弱电晕放电探测中准确有效,能够满足无人机在航迹中对电力线缺陷绝缘子的定位要求。     

增强光电图像传感器紫外探测薄膜的制备

传统的CCD、COMS等光电成像器件并不响应紫外光,在CCD、CMOS传感器光敏面镀上"紫外-可见"变频薄膜是增强其紫外响应的一种非常有效的方法.Zn2SiO4: Mn由于粒子直径小,稳定性好,荧光量子效率高等优点,在增强光电器件紫外响应领域有着很广泛的应用前景.实验用"旋涂法"在石英基底上生成Zn2SiO4: Mn紫外增强薄膜,并对其透射光谱、吸收光谱、激发光谱与发射光谱等光学性质进行测量分析.实验测得薄膜在300 nm以下透过率极低,在300 nm以上透过率很高且平稳;对300 nm以下的光具有很强的吸收,对300 nm以上的光吸收很弱且很平稳;激发峰在265 nm,发射峰在525 nm,即能将紫外光转化为可见光.实验结果表明Zn2SiO4: Mn薄膜是一种适用于增强CCD等图像传感器紫外响应的紫外增强薄膜.     

CCD噪声模型的仿真和测试

通过研究CCD(电荷耦合器件)相关电路的各种噪声源,深入分析了各种噪声的特性,建立了CCD的电路噪声模型和数学模型,并通过MATLAB仿真软件对噪声模型进行了仿真,最后把仿真结果与实测噪声信号进行比较,验证了模型的正确性。通过对电路噪声模型的分析,以寻求更好的抑制CCD相关电路噪声的方法。     

数字型航空相机的光学系统设计和像质评估

当前研制的数字型航空相机的成像原理与传统的胶片型相机不同,它是采用大面阵CCD作为摄像敏感器件,在曝光时间内完成对图像的拍摄。分析了数字型航空相机光学系统设计的注意点,即光学系统选型的问题。并对像质评估的问题进行了探讨,介绍了评价数码相机成像质量好坏的方法——采用调制传递函数（MTF）进行严格的量化评估。同时,对影响光学系统MTF的各个因素进行了详细的分析,并给出了相应的计算公式和计算结果。     

高灵敏度EMCCD导航相机的设计

导航相机是深空探测领域中关键的导航敏感部件,本文通过提高导航相机的灵敏度来提高导航相机的综合性能,特别是提高时间分辨率,解决高动态条件下的目标探测问题。首先,根据导航相机的工作模式和EMCCD的性能特点,分析了影响导航相机成像质量的多个因素,建立了目标信噪比理论分析模型;然后,在理论计算基础上,重点研究EMCCD导航相机的样机设计技术,说明了EMCCD高频高幅驱动、模拟前端设计、TEC真空制冷、时序控制与数据处理等关键技术的实现方法;最后,介绍了相关实验工作,并分析实验数据。实验结果表明:样机最大目标信噪比在倍增增益M=10时达到68.6dB,在口径13mm条件下,可在积分时间1ms内实现对月球成像。基本满足深空探测导航相机高动态条件下短积分时间成像的要求。     

应用小波神经网络处理CCD图像噪声

提出了一种用于数字图像中CCD噪声处理的小波神经网络滤波器.分析了CCD噪声模型,找出了导致CCD噪声模型复杂的原因:CCD相机响应功能的非线性.在对自适应噪声平滑(ANS)滤波器分析的基础上,考虑了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,综合输出.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).利用小波神经网络良好的非线性函数逼近性,结合ANS滤波器,构造出了小波神经网络非线性ANS(WNN-NANS)滤波器,该滤波器在去除噪声的同时很好地保留了边缘细节,同时提高了信噪比.     

透射电镜CCD数字图像接收处理系统

本文简单介绍了积累型TV扫描CCD数字成像处理系统,并将该系统成功地安装于北京有色金属研究总院的JEM-2000FX透射电镜上。     

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。     

基于多小波的图像处理在电晕检测中的应用

提出了基于多小波变换的图像处理方法,该方法以多小波变换为基础,在一次多小波分解与重构之间完成双谱段图像处理.首先进行多小波变换,将变换系数进行软阈值收缩消去噪声;然后根据图像中需增强的信息,选择增强系数进行子带增强;最后提出一种新的自适应权值融合规则,采用这个规则融合变换系数,进行小波重构得到处理后的单幅图像.实验表明,这种方法不仅能提高图像的视觉效果,增强源图像的边缘信息,而且能很好地将源图像中列电晕检测有用的信息融合在一起,提高电晕检测系统的定位精度.     

空基紫外成像仪关键器件ICCD非均匀性校正技术

从理论上分析了ICCD光电响应非均匀性的产生机理,并由此建立光电响应数学模型。基于两点多段非均匀性校正算法给出了ICCD非均匀性校正方程,并通过大量实验得到ICCD在特定条件下的校正系数。在实验过程中发现ICCD的雪花点(主要由探测器的随机噪声引起)和盲点是影响非均匀性改善的主要因素,采取相应照度的响应进行了补偿。结果表明:通过补偿和校正输出图像,可以有效地减小紫外成像仪由探测器的非均匀性所带来的测量误差,使非均匀性降低了37.1%,在一定程度上减少了由于ICCD的物理特性和制造缺陷所带来的固有图像噪声。     

电晕探测系统中JPEG截图文件系统的设计

针对检测及定位紫外电晕的问题,介绍了利用TMS320DM642高速DSP芯片设计的一种紫外电晕探测系统。该系统采用可见光和紫外光两台相机在同一视场采集图像,在LCD上实时显示两路信号经处理后的叠加图像,便于在观测电晕的同时确定电晕产生的部位。用户可将感兴趣的画面截获后压缩成JPEG图像存储到系统内部的FLASH中,并可以在LCD上浏览这些画面或通过USB接口将它们下载到PC机中。设计了一种用于存放截图的JPEG图像文件系统,给出了文件系统的原理框架,讨论了利用RF5参考框架实现JPEG编解码算法的方法,详细设计和实现了文件系统的存储空间组织、目录区结构和初始化、读写等基本操作。经测试,对分辨率为720×576的图像进行JPEG编、解码的平均时间分别为10.5 ms和9.6 ms;耗时较多的截图保存操作所需时间约为4~6 s;文件系统可以存放约70个图像。     

基于图像法的回转体轮廓测量技术

为充分利用图像测量法的突出优势,基于图像测量技术,提出了一种图像像素大小的标定方法。该方法采用标准量块从不同位置对图像的像素进行了标定;接着,比较分析标定结果,去除误差最大标定值,选取合适的值作为图像像素标定值,并采用此标定值进行测量;最后,利用该方法对一个铃铛的底部直径进行了测量并绘制了铃铛的外观尺寸图形,实验结果证明了该方法的可行性。     

注塑产品在线检测的图像处理系统设计与研究

针对注塑产品检测中需要精密的机械装置实现定位的问题,对运用图像处理系统来完成其缺陷检测时所需的定位、配准及判断等方面进行了研究,对进行缺陷检测的图像处理系统流程进行了归纳,提出了一种通过对比图像的直线参数,并结合形心位置获得用于矫正待检图像位置的旋转量,再通过Hough变换测得的直线端点参数获得矫正待检图像的平移量,并结合基于FFT的相关运算来辅助确认平移量,最终根据经腐蚀运算的差影图像中各连通区域的面积判断产品是否存在缺陷的图像处理软件系统。利用Matlab对该系统进行了实现,并使用多种待检图像与模板图像进行对比测试。研究结果表明,该系统兼顾实时性和精确性,所设计的图像处理软件系统能够在廉价的低精度机械定位装置上实现注塑产品的在线检测。     

铜熔池信息视觉检测和图像处理研究

建立了一个近红外CCD熔池动态信息的图像检测系统,用于钢表面铜熔池视觉信息的检测.应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰,在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上,研究了焊缝熔池几何尺寸的边缘检出方法,获得了满意的熔池边缘特征图像.     

基于图像处理的矿用乳化液浓度在线检测

针对传统矿用乳化液浓度检测方法的需人工取样、有滞后性、测量精度低等普遍存在的问题,对光入射到乳化液后的成像进行了研究,提出了一种基于光全反射原理的专用光学检测系统。对成像进行了几何建模,研究了其特性参数与乳化液浓度的关系,采用建立的函数关系对各种不同浓度的乳化液进行了检测。实验结果表明,基于图像处理的在线检测法检测精度可达0.001%,相比于传统检测方法的检测精度0.5%,具有更高的精度和可靠性。该检测方案克服了传统检测方法无法实现在线检测的缺点,具有很好的实用性。     

正交设计方法在优化空瓶检测图像处理参数中应用

介绍空瓶检测的图像处理关键技术,对酒瓶破损模式、空瓶检测方法的特点进行分析.以瓶身检测为例,用三水平三因素的正交设计对空瓶检测的图像处理参数,即Sobel、Prewitt、Roberts等边缘检测算子、处理步长以及决策算法等进行组合优化设计.通过对试验结果和极差值的分析,得出了各参数对空瓶检测精度和实时性影响的主次因素,为优化参数、平衡空瓶检测的准确率与工作时间提供了依据.在与论文实验条件相类似的情况下,推荐采用Prewitt、处理步长为1、加权求和决策算法的算法组合.本方法可推广到不同检测系统要求下所确定的最优参数组合中.     

基于图像分析的多参数物料检测系统研究

针对物料传输系统中被检物料形状尺寸多样性、包装破损情况识别难等问题,以LabVIEW和NI Vision为开发平台,设计了一套物料多参数检测系统。该系统集CCD摄像机、光电传感器、超声测距传感器、称重传感器等多传感于一体,可根据用户的工作要求对传送带的运动方向和运动速度进行控制,对物料重量、高度进行检测;利用形态学滤波与边缘检测等图像处理的方法,对物料在传送带上的传输速度、传输量、尺寸以及包装是否破损等情况进行检测;所有检测结果通过人机交互界面进行显示,同时对参数信息进行统一存储,以备用户查用。研究结果表明,该系统运行稳定,操作简单,各参数平均测量误差在测量范围的5%以内,可检测最小破损面积为1 cm2,满足实际应用要求,有效提高了生产线的物料检测效率。