大口径离轴长条形反射镜的检测支撑机构

针对大口径离轴长条形反射镜光轴水平向检测的需要,设计了一套检测支撑结构。优化了结构参数,实现了由支撑结构引起的镜面面形误差最小化。通过比较长条形反射镜光轴水平向检测支撑的级联多点支撑结构,选择了结构简单、扩展性和调整性优良的两点单层固定支撑结构。利用集成仿真与优化方法,分析计算反射镜镜面面形误差随支撑间隔的变化趋势,确定了最优支撑间隔。最后,利用干涉仪结合补偿器的检测方式,对不同支撑间隔工况下镜面面形进行检测,验证了仿真分析的可靠性。结果表明:在支撑间隔为564mm时,由检测支撑引起的镜面面形误差最小(RMS=8.26nm),干涉检测得到的镜面面形误差随支撑间隔的变化趋势与仿真得到的趋势相符,仿真结果可靠性高。提出的方法可实施性好,可推广到其他大口径离轴长条形反射镜的设计和检测中,为离轴三反(TMA)相机的设计提供技术基础。     

基于特征提取的红外与可见光图像融合

为提高红外与可见光图像融合的效果,加快融合算法处理速度,提出了一种基于特征提取的图像融合算法。改进了数学形态学中的顶帽运算,用于提取源图像的特征图像及背景图像;设计融合规则,对特征图像及背景图像分别进行融合处理;最后重构得到融合图像。另外,对本文融合方法的参数选择进行了分析,并且设计了适用于背景图像融合的自适应加权融合规则。实验表明,该融合方法能有效获取源图像的特征信息,提供丰富的背景信息,运算速度快,易于硬件实现。     

基于CCD场输出模式下成像系统设计

采用SONY行间转移型面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的CCD成像系统,成像系统采用CCD信号专用芯片CXA1310AQ进行信号处理.使输出信号满足模拟信号PAL/CCIR标准,可以采用电视机或者配有视频卡的计算机作为显示终端.在介绍CCD ICX415AL的结构和特点的基础上,完成了时序电路和驱动电路的设计,CCD工作模式为场输出模式,可以理解为垂直方向的binning技术,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比,整个系统采用现场可编辑门阵列作为核心器件,通过自上而下的模块设计.完成了CCD驱动时序,数据采集时序控制和视频信号简单处理.     

低温反射镜组件结构设计与支撑特性分析

红外光机系统在低温环境工作能够抑制背景噪声提高探测灵敏度,也提高了反射镜组件结构设计难度。低温反射镜支撑结构设计主要问题是由反射镜与连接件热线胀系数不同导致的温度变化工况下的面形变化。对工作于240 K的?450 mm反射镜组件进行结构设计,反射镜材料为SiC,连接件材料为殷钢,采用背部中心单点支撑形式与三角形轻量化形式,并设计柔性连接件提高低温面形表现。对主要设计参数进行优化分析,得到各参数对面形的影响曲线。优化后,反射镜光轴方向重力面形为8.585 nm,径向重力面形3.710 nm,240 K低温面形5.086 nm,一阶模态277 Hz,轻量化率89.4%。     

基于退化模型的图像渐晕处理技术

针对反射镜拼接光学系统中的图像渐晕问题进行讨论,从几何光学角度分析了反射镜遮挡导致的部分光线无法在像面上成像出现的能量损失问题,对渐晕能量分布进行了定量分析。根据分析结果,提出了一种适合反射镜拼接渐晕的退化模型,采用最速下降法进行模型参数的求解,推导了Hesse矩阵的相关参数,较好地解决了不规则曲面拟合的问题,进而实现了拼接渐晕的处理。实验结果表明:文中方法能够有效地估计退化模型的相关参数,处理后图像的信噪比提高了至少15 dB,有效地去除了拼接带来的渐晕失真,且达到实时应用的要求,具有广泛的应用价值。     

空间反射镜轻量化结构的拓扑优化设计

为满足较高面形要求,实现空间反射镜的高度轻量化设计,在直径500 mm 圆反射镜的设计过程中引入拓扑优化方法.依据变密度法建立SIMP模型,在反射镜光轴方向重力的工况下,以结构整体柔度为设计约束,最小体积为设计目标,经过选代,得到了RMS值小于5nm,轻量化率达到75.83%的结构.在同等质量下,传统的三角形孔轻量化结构的RMS值为8.17nm,轻量化率为67.39%.并对优化后的结构与三角形轻量化结构在径向重力工况下进行了面形对比,计算结果满足设计要求.拓扑优化的轻量化方式在面形和轻量化率上都优于传统形式.     

图像配准在TDICCD拼接焦面精度检测中的应用

大视场遥感相机需要进行TDICCD拼接,对拼接焦面的精度要求非常苛刻,必须进行精确的精度检测以确保良好的成像质量。检测拼接焦面精度时,选取TDICCD封装中几何结构简单明显的标志图形作为模板,采用图像配准的方法进行标志图形定位,提出了最优步进两步模板匹配算法实现图像配准,得到各片TDICCD的拼接误差数据,所有配准过程耗时不超过350 ms。图像配准方法采用统一的客观模板检测多片小像元TDICCD的拼接焦面,检测结果表明该方法可将每一片TDICCD像元的位置定位精度提高30.6%。图像配准拼接精度检测避免了常规检测方法通过人眼观测读取数据所引入的主观误差,取得的检测结果更为精确,同时精度检测过程不需要人工干预,提高了拼接精度检测工作的效率。     

基于人眼视觉灰度识别特性的图像动态范围小波变换处理方法

常用的图像传感器由于电荷耦合器(CCD)和模数转换器(ADC)的限制,动态范围大约只有60dB,与人眼的动态范围(110dB)不符,导致获取的图像丢失部分细节信息。针对这一问题,提出了基于小波变换的图像动态范围扩展技术。通过对同一场景进行多次拍摄,获得不同曝光时间的源图像,对源图像运用多尺度小波变换分解为高频部分和低频部分。将基于人眼的视觉灰度识别特性的方法应用于低频部分的处理中,运用不同的权重值进行处理,尽可能保留图像的背景信息。对高频部分运用局部最大方差准则进行融合,尽量保留图像的边缘特性。将融合后的高频部分和低频部分利用逆小波变换进行重构。试验结果表明,重构后的图像与适度曝光的图像相比,在高亮度区域和低亮度区域的细节信息得到了复原,动态范围得到了显著的扩展。     

离轴非球面镜检测中坐标系偏差对参数拟合的影响

光学装调前精确测量离轴非球面元件的顶点半径等参数是保证装调质量的关键。离轴非球面测量中,得到非球面坐标数据后,为了提高参数拟合的准确度,分析了测量坐标系偏差的影响。为了消除该偏差,提出了数据拟合模型和处理方法,并给出了详细的参数拟合的步骤。与直接拟合相比,该方法得到的误差平方和、均方根误差更小,决定系数更接近1,验证了拟合模型及处理方法的有效性。该方法适用于所有离轴非球面镜检测时坐标系的偏差分析和参数的拟合处理。     

环矩形静压垫结构的等效展开

环矩形结构的静压垫在静压支撑中的应用十分广泛,但在笛卡尔坐标系中计算起来却非常困难.本文在保持结构参数不变的条件下,将笛卡尔坐标系下的环矩形静压垫展开成柱坐标系下的扇形静压垫.详细推导出在合理近似的条件下,展开前后不同结构计算的不可压缩流体的体积流量相等的结果,从而证明了这种展开方式的等效性,为进一步讨论环矩形静压垫的特性提供了方便,有利于环矩形静压垫的设计和应用.