角锥腔脉冲固体激光器互注入锁相实验研究

相干合成技术是获得高功率、高亮度激光输出的有效途径之一。互注入锁相是获得相干合成的被动方式。理论分析与仿真模拟了角锥的相干特性,提出了基于角锥棱镜的脉冲固体激光束相干合成方案。开展了两路脉冲固体激光束相干合成和六路脉冲固体激光束相干合成的实验研究。得到了超过255mJ的合成激光输出,功率合成效率接近80%,可见度约为0.5。研究表明,该方法结构简单,是获得多路激光相干合成输出的有效方案。     

基于红外上转换原理的短波红外阵列探测器研究

提出了一种由基于红外上转换原理的短波红外阵列探测器设计方案,即利用电子俘获材料薄膜与普通CCD摄像机耦合组成复合式短波红外阵列探测器,通过电子俘获材料的波长转换功能,间接实现对短波红外激光的探测.分析和研究了复合式探测器的薄膜制备、泵浦光源设计、滤光装置设计、耦合方式设计及图像处理系统等关键技术问题,并对样机进行了短波红外激光探测实验.结果表明,复合式探测器在对1060 nm、1310 nm、1550 nm等短波红外波长激光的探测上均有良好表现.     

双通道激光主动探测系统

为了有效探测“猫眼”目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统.介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号.针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题.最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型“猫眼”目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证.实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应和2 500 m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上.该双通道激光主动探测系统可将典型“猫眼”目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性.     

双目光电装备光轴平行性数字化检校系统设计

设计了一种多光谱双目光电装备光轴平行性数字化检校系统。利用平行光管产生无限远白光、微光、红外目标,平行光经双目光电装备、光轴平移装置,将两路光线入射到面阵CCD上,目标图像经CCD、图像采集卡转换成数字图像信息送入计算机,利用软件算法得到光轴误差量,参考所建立的光电装备数学模型,给出光轴校正方案,利用辅助工具完成光轴平行性校正。该系统适用于多种双目光电装备,能够实现自动化检测,并给出数字化的光轴误差量,具有良好的通用性和可扩展性。     

一种激光测距机光轴平行性智能检校方法

针对发射光轴的双光楔校正结构,提出了一种激光测距机光轴平行性智能检测校正方法。建立了光轴平行性偏差量与双光楔结构旋转角度之间的数学模型,利用CCD图像传感器和数字图像处理技术得到激光发射光轴与瞄准光轴之间的平行性偏差,依据所建立的数学模型解算出双光楔需要调整的角度值,结合机械校正装置转动相应的角度,实现了激光测距机光轴的校正。该方法同样适合于其他具有双光楔调整结构的光学仪器。     

线阵CCD图像两种直线拟合边缘检测方法比较研究

对线阵CCD图像边缘检测的直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法进行了比较研究。利用线阵CCD对线材目标进行宽度测量,并分别用两种方法对采集目标图像进行边缘位置检测。经检测得到,直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法的检测精度分别为0.579%和0.039%,标准差分别为0.037mm和0.169mm。结果表明,直接直线拟合法精度较低,但稳定性较好;基于梯度算子直线拟合法精度较高,但结果容易受到随机噪声的影响。     

一种基于截取法的灰度级等距离拉伸图像增强研究

针对灰度直方图均衡化所引起的过增强和灰度级“吞并”等缺陷,提出基于截取法的灰度级等距离拉伸增强图像的对比度。通过对原始图像灰度直方图的统计,利用正态分布的“3σ”原则对灰度级进行截取,再将其有效灰度级进行等距离排列,完成排列后的直方图映射,最后利用中值滤波对图像进行平滑处理。该算法在增强图像对比度的同时,保留图像细节信息,提高图像质量,并且避免了直接均衡化所带来的灰度级断层现象。     

增强现实装配和维修系统的技术研究

针对传统的人工维修存在培训周期长、效率低下、成本高等不足,引入增强现实技术,以某型电源箱为维修目标,构建了一套装配维修训练的增强现实系统。利用双目立体视觉技术、计算机图形技术、图像处理技术等开发了此套系统。在人机交互过程中采用静态标识和动态标识相结合的方法,人手控制动态标识触发感兴趣的内容,完成维修作业。实践证明该系统人机交互性能良好,操作方便,较之传统的人工维修在数字化程度和效率上有了很大的提高。     

基于CCD的激光测距机光轴平行性检测

提出了一种利用CCD器件检测激光测距机光轴平行性的方法,利用CCD和图像采集卡组成的图像采集系统对激光测距机瞄准系统十字分划像和发射的激光光斑进行采集,通过图像处理技术对采集到的图像进行处理,并确定激光光斑中心和十字分划中心坐标,即可获得激光测距机的光轴平行性误差.该方法能够实时、定量地检测光轴偏差,检测精度高,操作简单,有效地解决了传统方法只能定性地估算误差,人眼主观判断误差较大等问题.     

噪声对超分辨率重构结果影响的分析

结合成像模型,从数学角度分析了噪声对重构结果的影响,结合POCS算法,仿真了常见成像模型中噪声对重构结果的影响。通过MATLAB软件仿真获取低分辨率图像序列集,并对低分辨率图像施加噪声获取带有噪声的低分辨率图像集,再借助算法获取高分辨率图像。根据实际情况的不同,分别仿真分析了不同程度的高斯噪声和乘性噪声以及椒盐噪声对最终重构结果的影响。研究结果表明:不论何种噪声,其对重构结果的影响趋势基本一致,即较小噪声对于重构结果影响较小,但随着噪声的增加,图像质量严重退化,重构结果中信噪比相对于原始图像下降更快,图像质量更差;另一方面在相同的信噪比情况下,高斯噪声对于重构结果的影响最大。