图像法描述强激光远场空域分布的实验研究

在分析利用光电靶获得的激光光斑图像的基础上,提出采用CCD图像记录和能量值同步采样的测试方法来获得强激光远场的空域分布情况,通过实验对远场激光光斑进行图像拍摄和能量值抽样采集,并对结果进行分析处理,获得了激光束透过大气后的空域分布实际情况.     

激光照射监测系统可见光和红外图像融合方法

激光照射性能监测系统的激光照射命中是评估激光武器系统的重要指标之一。激光照射性能监测系统采用双传感器进行激光光斑和目标靶板的图像采集,提出了一种对所采集图像进行融合的方法:完成了图像中可见光图像与红外图像的配准、红外图像中激光光斑的提取、光斑提取图像与可见光图像的融合。提出的方法实现了视场范围不同、分辨率不同的可见光图像和红外图像的融合,融合后的图像真实再现了光斑照射的情景,图像中目标信息丰富明显、光斑轮廓清晰。     

基于转台角度的远场图像快速校正方法研究

在激光照射器性能监测系统中,针对靶板的运动特性、连续采集的目标靶板图像有不同程度畸变等情况,提出一种以转台相对角度作为畸变参量对连续远场图像进行畸变校正的方法:在建立世界坐标系和图像坐标系的前提下,利用一张参考图象选取的四个特征点及转台编码器提供的俯仰/方位角,建立远场图像畸变校正的数学模型,实现对连续远场图像的快速校正。通过测试数据表明,该畸变校正方法对运动过程中靶板的校正精度为0.3pixel,为激光照射性能监测系统后续计算提供了准确有效的远场图像。     

激光照射光斑检测方法

在激光照射性能监测系统的外场试验中,大气湍流等环境因素降低了光斑检测的准确性;同时传统的光斑检测方法在处理高分辨率CCD图像时速度较慢,难以满足实时处理的要求。为解决以上问题,提出一种激光照射光斑检测方法。首先采用自适应阈值法和投影法相结合的方法,将图像分割出一个或多个待检测区域;再根据靶板与成像系统的空间关系,预测当前光斑形态,并制作检测模型,对待检测区域进行相似度检测确定最优目标区域;最后对最优目标区域采用连通域分析提取光斑。实验结果表明：对于分辨率为1392×1040的图像,不仅能准确检测出光斑,还提高了检测速度,实现准确、稳定、快速的检测光斑,为激光照射器性能的评估提供可靠、有效的依据。     

激光打靶系统中靶数视频图像采集与自动识别

鉴于传统打靶系统实弹射击及人工报靶的缺点,如打靶受场地限制、人工报靶的准确性差,提出了一种激光打靶系统。针对视频图像采集与识别进行了研究,包括CCD视频图像采集以及对图像的识别判靶,详细介绍了视频图像采集系统的硬件组成和工作原理,并重点研究了图像识别判靶的方法,包括靶环纸中心点的确定,光斑位置的判定以及打靶环数及方位的判定,成功实现了自动报靶。     

坦克瞄准精度测量系统设计与精度分析

针对坦克火控系统的瞄准精度的检校需求,设计了一套坦克瞄准线与坦克火炮轴线之间平行度误差的测量装置~[1]。采用准直激光光束模拟坦克瞄准线和火炮轴线,利用CCD摄像系统结合MATLAB图像处理技术对靶面图像进行采集,进而对激光光斑质心进行提取。根据两次测量所得到的质心位置坐标间距之差,计算出两轴线在水平方向和铅垂方向上的位置偏移量,实现对坦克火控系统瞄准误差的检测。结果表明,该系统的测量精度小于0.07mil,满足实际检测的需要。     

嵌入式照射激光光斑实时采集系统研究

在激光制导系统中,照射激光光斑命中率精度是激光照射器重要工作性能之一.在光斑图像的采集方面,可为激光照射器照射光斑性能进行定量测量提供有效的技术手段,为激光制导武器性能改进和优化提供技术支撑.为了获取光斑图像,采用短波红外相机、激光回波探测装置和嵌入式系统,实现对经过编码的变频激光脉冲光斑图像的实时采集.为了保证光斑的精确采集,制导武器发射的激光脉冲组的时间间隔一般都是固定的,很可能被敌方截获破解.采用回波探测器实时检测激光光斑信号,这样就可以不定时发射脉冲组激光,很好地解决了这一问题.除此之外对接口进行了设计,可以直接对短波红外相机进行一些简单控制而不需要图像采集卡,使得系统更加便携、小型化.     

一种基于模板匹配的远场畸变校正方法

在激光照射性能监测系统跟踪移动目标采集远场图像过程中,由于受主光轴入射角度、相对位移等因素影响,导致所摄图像会产生一定程度的畸变。为了校正图像畸变,提出一种基于模板匹配的远场畸变校正方法。首先制作四个靶板角点模板,利用模板匹配算法跟踪识别畸变图像的靶板角点;依据相机成像模型计算出理想靶板角点的像素坐标;根据四对靶板角点,利用透视投影模型求解畸变校正系数,从而实现对图像的畸变校正。实验表明,该方法可以对远场畸变图像进行有效校正,具有实验条件要求低、校正精确、处理速度快等优点,为激光照射性能监测系统提供了准确的图像信息,在实际工程中具有重要意义。     

四象限探测器定位精度的分析与仿真

为了研究影响四象限探测器(QD)在空间激光通信系统中的跟踪精度,以及光斑特性和外部环境对探测器的影响。首先理论推导了四象限探测器光斑检测的原理,然后对光斑半径、光斑位置、背景光、光斑能量分布、死区、系统信噪比等因素进行了仿真分析。研究结果表明,光斑半径的增加会降低四象限探测器的位置探测灵敏度。光斑能量分布、背景光和死区会对光斑位置检测精度产生影响,系统信噪比的提高可以提高位置检测精度。     

基于图像处理技术的种蛋胚体成活性无损检测

针对人工照蛋在种蛋胚体成活性检测中存在效率低,且易造成视觉疲劳等缺点,建立了基于计算机视觉的种蛋胚体成活性无损检测系统。鉴于以往研究中无法准确处理含较多光斑噪声图像的瓶颈问题,引入了Harris算法对种蛋图像固有光斑噪声进行检测,并对检测到的光斑噪声进行对称近邻均值滤波和全局灰度阈值变换,不但消除了固有光斑噪声干扰,还不会对图像特征信息造成影响。通过对150枚种蛋进行无损检测实验,实验结果表明,该方法可以快速有效地检测并消除种蛋图像固有光斑噪声,从而准确地提取出种蛋成活性特征信息。该系统对种蛋的胚体成活性判定准确率为97.73%,满足实际生产要求。     

准直LED光斑定位系统设计

针对准直激光在长期工作过程中很难克服的漂移问题,设计了一套准直发光二极管（LED）光斑定位系统。该系统将LED光源发出的光经透镜汇聚进光纤,再经过准直器准直输出,用CCD探测光斑图像,采用多圆拟合法定位光斑位置。将系统与定制的半导体激光器（LD）准直定位系统进行了长期稳定性对比实验。结果表明,所设计的准直的LED光斑定位系统光斑位置漂移量更小,稳定性更高,可以作为高精密光学测量的定位基准光源。     

一种自动检测靶板角点的方法

靶板是立靶调炮速度测量系统的重要组成部分,针对传统的角点检测算法不能自动检测靶板角点的问题,提出了一种基于图像处理技术的靶板角点的检测方法。对CCD采集的靶板图像进行自适应平滑滤波提高图像信噪比,达到去除噪声和细节增强的目的,采用迭代式阈值分割算法分割靶板,通过形态学运算对分割后的像素点进行填充,利用连通域分析和链码法提取目标区域轮廓,利用多边形逼近算法对靶板轮廓进行逼近,利用逼近结果检测靶板角点。在CCD分辨率1280×1024,像元尺寸14μm,焦距50mm,测量距离5m的情况下,检测精度小于1.4mm,在立靶调炮速度测量中具有重要应用价值。     

大气湍流效应对激光传输影响的仿真研究

针对大气湍流效应对半导体激光光束远场光束质量的影响进行仿真研究。首先理论分析泽尼克多项式产生的相位屏及指数高斯光束通过湍流大气传输后的光斑畸变情况;然后利用Matlab软件对相位屏及单束、多束半导体激光光束通过相位屏后的光斑光强分布进行仿真,并采用不均匀度指标对远场光束质量进行评价;最后指出多光束并合方法是抑制大气湍流效应影响的有效方法,对构建激光主动照明成像系统具有指导意义。     

基于双目视觉的激光位移传感器标定方法

为了提高激光位移传感器在工业机器人末端坐标系下的标定精度,提出基于双目视觉的激光位移传感器标定方法. 该方法通过双目视觉技术重建激光光束投影在平面上的光斑位置,利用手眼标定参数将光斑位置转换至机器人末端坐标系,同时利用最小二乘方法将光斑拟合成光束直线,获得机器人末端坐标系下的传感器光束方向及零点位置以完成标定. 该方法可同时标定机器人末端上的多个激光位移传感器,无须采用有精度要求的辅助工件标定,具备精度高,鲁棒性强优势. 基于标准球的精度评价实验结果显示,在3倍标准差范围内该方法标定后的激光位移传感器测量精度范围为0.038 6±0.025 8 mm,满足机器人加工要求.     

激光照射器立靶测试中靶板识别方法

在激光照射器立靶测试系统中,针对外场环境背景复杂、对比度低等情况,导致动态靶板难以精确识别,提出一种基于小波变换的多尺度模板匹配识别动态靶板方法,采用小波变换和多尺度理论相结合的多层次搜索匹配策略,首先在图像分辨率最低层次进行粗匹配,剔除大量非匹配点,保留对应准匹配点;然后沿图像分辨率增大方向在准匹配点进行逐层局部匹配,直到匹配结束,精确识别出靶板的四个角特征目标区域,精确定位靶板角特征目标点.实验表明,该方法对动态靶板中心的测量精度达到0.4pixel,对激光照射器照射精度测试的研究有重要意义.     

红外脉冲激光测距仪发收光轴一致性测试方法研究

脉冲激光测距中激光发射、接收光轴一致性是其测距性能的保障。针对红外激光测距仪发、收光轴一致性的检测任务,设计了一种基于离轴式大口径平行光管的测量系统。当测量发射光轴时,激光经离轴抛物面反射镜反射后,再经平面反射镜反射汇聚到位于焦平面上的上转换板上,形成可见光光斑,求出光斑中心,以该位置表征激光发射轴;保持焦平面位置不动,将上转换板换下。将自发激光衰减反馈模块的光纤输出端子安装到焦平面定位框上,可以测得脉冲激光测距仪的激光接收轴。计算可得出发、收光轴的偏差角,测试精度为0.05mil。     

激光光斑中心位置计算方法的研究

在某些测量过程中,当激光经过光学系统成像时,因像差影响,而使光斑发生变形,在计算激光光斑中心位置时,计算结果会产生偏差.为解决这个问题,本文通过对经由光学系统射出的激光光斑的图像进行分析,利用Zernike系数与传统的Seidel像差系数建立联系,并基于对彗差的计算,进而校正计算光斑的中心位置,以期达到较高的测量精度.     

基于机器视觉的PCB板表面缺陷检测方法研究进展

基于机器视觉的缺陷检测方法可有效提高生产效率和降低质检成本,在现代化工业生产中得到了广泛应用.对基于机器视觉的PCB板表面缺陷检测方法涉及的图像采集系统、图像预处理技术进行综述;对基于图像分割、特征提取、机器学习和混合技术的检测算法进行分析,总结了各种算法的主要思想、适用范围以及局限性;同时对未来的发展方向进行了展望,...     

基于单面阵CCD的三维平移测量系统设计

针对高精度多自由度位移同时测量问题,利用光斑位置变化方法设计了一种基于单面阵（CCD,Charge—Coupled Device）三维平移测量系统。系统采用两路准直（LED,Light—Emitting Diode）光束作为测量基准,由单面阵CCD探测光斑图像,图像经处理后可获得光斑位置信息,根据光斑位置变化推算出被测物体三维平移变化量。在实验室环境下构建了二维实验系统,模拟测量X向和Z向的平移变化,结果表明,X向平移测量精度优于±1μm,Z向平移测量精度优于±2μm。系统具有非接触、体积小、精度高的特点。     

异源共光学系统多分辨率图像的融合

在激光照射性能监测系统中,考虑到对成像激光光谱特性、命中率测量精度的要求,为保证图像的探测动态范围,提高光斑命中精度的测量准确度,使用可见光传感器和红外传感器获得图像。采用加权平均法、PCA变换法、金字塔小波变换法,对共光路光学成像系统的多分辨率图像进行融合,通过融合性能评价指标对以上融合方法进行比较。实验结果表明：基于金字塔小波变换的图像融合方法具有更为理想的图像融合效果,可以提供更多、更有效的信息,提高了图像的分辨效果,能更好的识别光斑。