刑侦日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计

为了满足刑侦过程中紫外光学系统远距离搜索、近距离拍照的需求,采用二元衍射元件和非球面元件,设计了一种日盲紫外机械补偿变焦光学系统,其中焦距为40mm~80mm,F数为4,工作波段为0.24μm~ 0.28μm。选用S8844-0909型2.54cm紫外CCD,像元尺寸为24μm×24μm,对应视场角为6°~12°。系统由7块透镜组成,结构简单、体积小巧。结果表明,在整个变焦范围内,后截距10mm处,截止空间频率21cycles/mm时,各视场的光学调制传递函数均在0.7以上,接近衍射受限曲线,畸变小于5%,像质优良,像面稳定。该设计能满足光学系统的总体设计要求。     

基于双线性内插算法的多路视频的缩放设计

基于双线性内插算法,设计改进了一种以FPGA为硬件平台的多路视频信号的图像缩放装置.把与期望位置相邻的两行像素缓存在RAM中,先对垂直方向进行插值运算,再对水平方向进行插值运算.利用FPGA并行处理的优势实现多路视频信号的实时缩放.     

基于时频分析的高频地波雷达目标检测算法

为提高海事监测中高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFS-WR)对运动目标的检测准确率,提出了一种基于频谱细化和小波尺度谱重排时频分析的运动目标检测算法.对HFSWR的接收信号进行频率细化处理以提高后续时频分析的频率分辨率;然后,进行基于Morlet小波的时频分析以提取目标的时频分布特征,为提高时频分布的集中性和抑制交叉项干扰,对小波尺度谱进行重排;根据得到的时频分布特征实现可疑目标区的精确检测.实验结果表明:该算法能有效检测多普勒频率相差很小的运动目标以及海杂波附近的运动目标,可用于对常规目标检测算法无法判定的可疑目标区域进行精细、准确的目标检测与分析.     

基于红外连续变焦的坦克装甲车辆夜视系统设计

为了提高坦克装甲车的夜间作战能力,针对坦克装甲车辆作战范围,设计了一种红外连续变焦夜视系统,该系统可以进行昼夜连续完全被动的监控,能够在全黑夜晚和恶劣天气条件下使用,使车长在夜晚同样可以完成观察战场、搜索目标、指示目标和实施超越射击的任务.此红外连续变焦系统可实现焦距在50～200 mm范围内的变化调整,实现4倍光学连续变焦,且具有成像质量高、体积小等特点,不仅能够对特定的景物进行光学的放大缩小,并且在切换的过程中不会造成目标的丢失.     

非球面变焦距曲面复眼的优化研究

提出了一种新型的非球面变焦距曲面复眼结构。整个结构将曲面基底分为三个类扇形区域,每一区域微透镜阵列能够对一定物距的目标物成像,使得人造复眼在一定范围内实现焦距调节;根据微透镜所处的区域和位置,计算出微透镜的基本尺寸,并对微透镜进行了非球面优化。对所设计的曲面复眼进行了光线追迹,仿真结果表明成像球差降低到初始值的近百分之一,能够实现焦距调节,并解决了每一个微透镜在边缘处的球差问题,极大的提高了成像效果。     

变焦跟踪曲线在对焦中的应用

在变焦成像系统中,及时准确地获取跟踪曲线是变焦跟踪的关键,因此,本文提出了一种计算变焦跟踪曲线的策略。首先,采用基于RAW格式图像的梯度算子计算实时图像清晰度;然后,拟合记录的变焦电机和对焦电机的位置关系,得到远物距端和近物距端的两条跟踪曲线,构成变焦跟踪曲线的上下边界;最后,结合几何法和自适应法,应用获取的变焦跟踪曲线上下边界,计算得到系统所处物距下的跟踪曲线。在自主开发的变焦成像系统中采用梯度算子获取了变焦曲线的上下边界,并通过上述策略实现了变焦跟踪,得到了变焦过程中的图像。实验结果表明,使用所述算法的变焦成像系统其图像清晰度比只用自动对焦算法提高了30%以上;将变焦跟踪曲线应用在对焦中,能够提高变焦过程的图像对焦质量。     

空间链路模拟器的连续变焦光学设计

为实现对激光通信系统终端的实验室性能检测,需在实验室中采用光学方法模拟空间不同距离的激光传输。根据前置傅里叶变换镜的参数,提取了链路衰减系统的初级设计指标,并根据指标要求巧妙利用了光学放大、变焦系统级联的思想,实现可变距离的空间链路过程模拟;利用ZEMAX光学软件设计了单级3~10倍连续变焦的模拟系统,给出了单级放大率和变焦系统之间的曲线。单级系统总长309 mm,结构紧凑,全视场波像差优于0.05λ,光线能量集中。通过理论分析,四级级联可实现等效为103~105km的传输距离,从而满足大多数激光通信终端的检测要求。     

中红外AOTF前置光谱相机折/衍射混合变焦光学系统

设计了基于AOTF器件的中波红外光谱相机前置变焦系统,针对AOTF器件和探测器的特性,系统采用折/衍射混合设计,用6片透镜即实现了25~300 mm连续12×变焦,并用ZEMAX软件对则汇集结果进行优化和像质评价。结果表明,该光学系统各个波段上在空间频率14 lp/mm处调制传递函数(MTF)值接近衍射极限,能量集中度大于90%。可用于大多情况下中红外光谱成像分析以及中红外的目标探测及识别。     

高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计

针对高分辨率640×512元非制冷探测器,设计了一款6×长波红外连续变焦光学系统。该系统由6片透镜构成,工作波长为8~12μm,F数为1~1.1。根据变焦光学系统设计理论,确定了系统的机械补偿式变焦结构并构建了初始结构;对该系统的光学结构参数及凸轮变焦曲线进行了设计和优化。像质评价结果表明该系统在20~120mm焦距范围上实现了连续平滑变焦;在30 lp/mm空间频率处,全焦距范围调制传递函数值大于0.45,接近衍射极限;全焦距范围各视场弥散斑均方根半径小于6.3μm,远小于像元尺寸17μm。实验证明该系统具有高分辨率、高变倍比、大光圈、大视场范围的特点,且像面稳定,变焦平滑,结构紧凑合理,成本相对较低。     

应用变焦曲线校正电动变焦镜头的电机原点

为了保证电动变焦数字监控摄像机的变焦步进电机和调焦步进电机的调节范围在厂家设计的可聚焦范围内,设计了一种基于变焦曲线的变焦电机和调焦电机的原点位置校正方法。首先,从镜头厂家提供的镜头变焦曲线中选定一条作为标准曲线。接着,利用自动调焦方法采集标准曲线对应距离下的实际变焦曲线。然后,计算标准变焦曲线的最高点和实际变焦曲线的最高点的偏移量。最后,在该偏移量附近的一个小范围内按照平方差最小的原则求出最佳偏移量即为原点位置的补偿值。在30倍光学变焦数字高清摄像机中实现了该方法,实验结果表明:48台采用本文方法成功校正的镜头在设计调节范围内均没有出现电机堵转和无法聚焦的现象,校正成功率96%,很好地解决了由于原点位置误差造成的问题。