广角极光成像仪图像采集与快显多功能监测系统

为了对卫星载荷广角极光成像仪下传的大量遥感数据进行采集并实时解析成像,设计实现了广角极光成像仪图像采集与快显多功能监测系统。根据系统工程需求分析,利用数据采集卡接收来自RS-422接口的遥感数据,在VC++平台上开发上位机软件,应用多线程与定时器联合编程实现并行的数据采集、数据解析、图像处理及快速显示,并实现了光子计数率显示、像素点亮度值显示、图像亮度值调节、生成原始数据曲线、图像回放、图像局部放大等多种功能。通过系统与广角极光成像仪的联合测试,实验结果表明:该系统能够正确接收遥感数据,准确解析辅助参数及多模式下的图像数据并快速显示成像,多种功能执行正确且运行稳定。系统能实时、准确地反映仪器状态及性能,是广角极光成像仪研发各阶段不可或缺的一部分。     

月基极紫外相机光子计数成像探测器Ge膜的空间质子辐照稳定性

光子计数成像探测器是月基极紫外相机等空间成像载荷的核心成像器件。Ge膜作为探测器的电荷感应层,在空间质子辐照环境下的稳定性直接影响系统的成像质量。采用Monte-Carlo法仿真了500 nm Ge膜被10、50和100 keV高能质子辐照后,Ge膜内部的质子浓度分布与空位缺陷分布。仿真结果表明,50 keV质子在Ge膜内部产生的空位缺陷对膜层内部损伤最大。对100、230、350和500 nm厚度Ge膜分别进行50 keV质子辐照实验,经方阻仪测试显示,越厚的薄膜辐照后方阻变化越大,500 nm比100 nm Ge膜方阻增加量高约500 MΩ/。通过原子力显微镜(AFM)表征发现,500 nm Ge膜辐照后出现膜层凸起与分离,均方根表面粗糙度由1.63 nm增至约10 nm。研究结果表明,在满足方阻要求的前提下,通过对Ge膜厚度的合理设计,可以有效减小高能质子辐照带来的损伤。     

生物医学成像:眼成像仪可快速显示80%视网膜图像

三色激光视网膜成像装置主要用于帮助眼科医生诊断、监测和治疗视力异常等与眼睛有关的疾病,如由糖尿病引发的视网膜病变、青光眼、糖尿病、高血压、老年性黄斑变性以及癌症等.和其他与其竞争的成像系统相比,该系统在疾病早期检测、视力补救,甚至挽救生命等方面都更加有效.     

采样时间对光子计数图像的影响

夜暗环境下,为了弥补人眼在能量、光谱和分辨能力等方面的局限性,利用雪崩光电二极管作为探测元件构建了光子计数成像平台。借助该平台设置环境照度为10-4lx,采样时间分别取10 ms、2.6 ms和780μs,探测到了目标采样点的光子数,从而得到了三组反映目标特征的光子计数图像序列。根据对探测目标判断的程度,应用多帧累加处理方法,可以在保证成像平台具有较高帧频的条件下,选择合适的累加帧数以实现对目标不同等级的探测。     

光子计数三维成像激光雷达的分析与实验

对于直接探测三维成像激光雷达,采用光子计数探测器可以响应单光子水平的目标回波,从而大大提高探测效率。研究的光子计数三维成像激光雷达采用盖革模式雪崩光电二极管（APD）作为探测器。首先分析了回波光子探测模型,并根据此模型讨论了激光雷达探测概率和测距模式。在理论分析的基础上,设计了一套光子计数三维成像激光雷达系统,对一些选定目标进行了测距和三维成像实验,并对实验结果进行了分析。     

红外图像实时无损压缩传输系统设计与实现

由于无线带宽的有限性,基于红外序列图像自身独特的特点,工程需要对红外序列图像进行无损压缩.通过比较JPEG 2000、SPIHT、JPEG + DPCM和JPEG_LS这4种算法的压缩性能和硬件实现复杂度,选取了性能最优易于硬件实现的JPEG_LS作为核心压缩算法,以DSP和FPGA作为硬件平台核心.为验证系统的可行性...     

基于电力监控红外热成像仪软件设计与实现

针对电力故障检测问题,提出了一种基于FPGA＋ARM的嵌入式Wince电力监控红外热成像系统设计方案,详细阐述了基于WindowsCE系统下的红外图像的设置操作、分析、显示的软件系统设计,并给出了相应的程序,最后进行了系统测试,并分析了测试结果,为电力监控故障检测分析提供准确、有效、便捷的红外测试手段。     

ICESat-2星载光子计数激光雷达数据处理与应用研究进展

ICESat-2/ATLAS系统首次采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术,其在探测方式、数据处理方法、应用的广度和深度等方面与ICESat-1/GLAS存在明显差异。首先介绍了ICESat-2及ATLAS的性能指标、数据特点和产品信息,详细分析了光子点云去噪和分类两个关键技术,以及各算法的适应性及难点,总结了ICESat-2数据在冰盖和海冰高程测量及其变化监测、地面高程提取、森林高度提取和生物量估算、湖泊水位和蓄水量变化监测等方面的应用,最后展望了光子数据处理和应用的发展趋势和前景。     

光子计数激光雷达游走误差与时间抖动的研究

光子计数激光雷达具有灵敏度高、体积小等特点,是未来远距离探测激光雷达的发展方向。光子计数激光雷达在探测时会产生游走误差,从而影响系统的测距精度。文章就游走误差与探测器时间抖动之间的关系进行了理论分析与实验验证。首先,基于激光雷达方程、单光子探测器时间抖动与光子计数探测的概率统计特性,建立了激光回波信号与探测器时间抖动的数学模型;然后使用该模型进一步推导了探测器时间抖动与游走误差之间的关系,计算分析与仿真实验都表明:系统的游走误差与探测器时间抖动呈正相关关系。最后,使用拥有不同时间抖动的单光子探测器进行了实验,实验结果表明:当探测器时间抖动标准差分别为15,350和1152ps时,游走误差分别为0.88,2.55和12.56cm。     

基于EMCCD 的光子计数成像方法与实验

讨论了在复杂背景条件下采用EMCCD 实现光子计数成像的处理策略,提出了一种双重阈值滤波方法并通过实验验证了其有效性。根据EMCCD 的成像模型,将EMCCD 的输出图像表示为光子事件、偏置噪声和伪光子噪声事件的集合。通过采集多幅EMCCD 的输出图像,将光子事件检测问题转化为标准的二元假设检测问题。利用贝叶斯判决,可以得到光子事件检测的最佳检测法则,使光子事件的误判代价达到最小,从而检测出光子事件及其空间分布特征。通过实验对比可以发现:提出的方法明显优于普通的累加积分方法,适合生物微光检测等超低照度条件下的成像领域。     

星载紫外环形光谱仪科学数据处理的设计与实现

为将环形光谱仪下传的原始数据快速转换为待反演的亮度数据,建立了紫外环形光谱仪科学数据处理系统。采用文档-视图的数据流架构,保证数据流之间的无干扰处理;采用暗像元均值对探测器噪声进行校正;采用比例法将像元响应换算为标准积分时间和增益条件下的响应值;采用无须通道光谱响应函数满足高斯函数的光谱积分法将像元响应换算为亮度,并提供指定区域的相对标准偏差统计作为图像转换正确性的快速判据。实验结果表明:系统在测试环境中用352s时间内流畅处理了环形光谱仪在987s内产生的2.19GB图像数据,生成4.96GB亮度数据,亮度换算后精度为10~(-7)lm。系统为卫星运控中心与用户之间提供了快速、准确的数据接口链路,保证了数据反演的准确性和实效性。     

极紫外相机电控单元检测系统的设计与实现

为了实现对月基极紫外相机电控单元功能和性能的检测,设计并实现了一种基于FPGA的检测系统。该检测系统以FPGA为核心单元,经过USB接口与上位机进行通讯,通过模拟电控单元各外部接口并对其采集后的遥测数据和图像数据进行分析,以此实现对电控单元各项功能和性能的检测。通过月基极紫外相机电控单元和检测系统的验证实验表明,检测系统的检测方法准确,测试结果正确有效。该检测系统具有实用、有效、便携的特点,在极紫外相机的研制过程中已经得到了充分的使用,对工程研制的顺利进行起到了重要的作用。     

基于OpenGL的数据显示系统的设计与实现

基于OpenGL结合MFC设计了显示大量数据的显示系统。显示系统使用颜色等深图显示数据的变化情况,设计中系统地解决了3个问题：首先提出了将数据依据数值大小映射到颜色的颜色映射方案;其次提出了在MFC架构下使用OpenGL进行绘图的框架,框架使用面向对象的方法解决了OpenGL与MFC衔接;最后在镜片面型显示中应用相关的设计结果,基于框架及颜色映射方案设计程序将镜片面型用颜色等深图的方法显示出来。实验结果证明,设计的数据显示系统可以方便地显示大规模的数据,在数据显示可视化中有着广泛的应用。     

极紫外相机电控单元的设计与实现

为了实现对极紫外相机控制及管理功能,设计并实现了一种基于FPGA的电控单元。该系统以FPGA为核心,经过RS-422接口与信号处理子系统进行通讯,通过LVDS接口接收信号处理子系统发送的科学数据,与CPU之间通过数据总线进行通讯。为了提高电控单元的可靠性,在设计过程中采用了抗辐照设计和交叉备份的冗余设计。通过极紫外相机电控单元的测试和试验验证表明:极紫外相机电控单元的功能和性能满足指标要求,为极紫外相机在轨取得圆满成功的结果起到了重要作用。     

四通道高速数据采集系统设计

为满足合成孔径雷达中对宽带I,Q基带信号数据采集存储的迫切需求,介绍了一种基于高速AD器件,以大容量FPGA为核心的高速数据采集系统设计方法。利用高速ADC器件实现对宽带I,Q信号采样,FPGA完成AD的参数配置、高速数据缓存及各种时序控制,实现了四通道500MSPS的高速数据同步采集与传输。测试结果显示：系统动态范围大,信噪比高。系统为标准6U插件,电路实现简单、使用灵活,已成功应用于多个雷达系统中完成各项实验。     

PCT中PMT供电电路的设计与实现

光子计数技术（PCT）在现代检测技术已广泛应用,光子计数技术的核心器件是光电倍增管（PMT）.电倍增管的性能直接决定了光子计数系统的计数率.系统地介绍了PMT的供电电路设计、探讨了电容值和电阻值的决定因素等.实验结果表明：设计的电路性能稳定,PNT能输出高质量的信号.     

基于USB3.0接口高速数据采集系统的设计

针对当前爆炸场测量中存在存储测试系统数据传输慢,经常出现丢点问题,综合运用数据采集技术、存储测试技术,设计了一种基于USB3.0的高速数据采集系统,采用并行采样技术,用两片采样率高达500 Msample/s的A/D芯片,实现高速并行数据采集,该采集系统将在XX爆炸威力试验场的模拟信号,经过模数转换送入FPGA中,再通过USB3.0接口高速传输给上位机,数据存储采用分时存储技术;该设计方法有效地解决了大容量数据采集过程中的数据的高速传输和存储问题。     

基于MapX雷达显控系统的设计与实现

雷达显控系统是操作员与雷达系统进行交互的一个平台,在整个战场态势监测中起着至关重要的作用。复杂的战场态势对显控系统提出了更高的要求,包括显示精细的电子地图、显示复杂的目标。在此引入MapX,实现了精细电子地图及栅格图像的的显示功能,对于显示复杂众多目标时出现的屏幕闪烁问题提出了解决方案,并给出了部分代码。     

基于AD9883A与USB的VGA图像采集与显示系统

提出一种高分辨率高、刷新率图像采集及显示系统。采集系统选用高采样率低功耗的A／D转换器,把以VGA接口方式给出的图像信号转换成数字信号．系统采用FPGA控制电路。通过USB传输模块把图像数据传送到PC机显示。该系统设备已成功应用于VGA图像采集与显示实验,可支持多达3路8bit位宽,最高采样率达110MHz的数据通道或1路VGA图像信号。实验表明,该系统采样精度高,性能稳定可靠,具有通用性和实时性。