远近场自适应激光光斑能量中心检测北大核心CSCD

某激光武器在研制过程中,需要对激光光斑进行中心校准,确保发射能量稳定汇聚于目标处。现有光斑中心检测算法无法满足远场不规则光斑的能量中心校准,为此本文提出了一种基于自适应disk掩膜的激光光斑中心检测算法,首先通过双边滤波、伽马拉伸等操作实现图像增强,然后用大津法进行图像阈值分割,通过二值化的面积确定掩膜半径,用掩膜与光斑原图做匹配从而进行光斑中心检测,确定能量中心。该方法在近场光斑与远场不规则光斑的中心检测均具有优异鲁棒性和准确性,可实现近场光斑±1个像素内误差,在0.8μm之内,远场±2个像素内,在1.6μm之内,以此用于激光类产品的实际工程设计,提升同类产品的性能。     

远场激光光斑图像处理方法研究

常用的基于高斯光束特性的激光光斑图像处理算法,处理远场光斑图像会丢失部分能量较低的光斑数据,致使处理出的光斑能量密度低端精度不能达到0.01J/cm2的需求。为了得到更精确的远场激光光斑数据信息,提出了基于噪声特性的激光光斑图像自动阈值处理算法。该算法在分析系统噪声特性的基础上,依据3原则确定图像提取阈值进行光斑图像处理。通过试验验证了该算法既能够有效抑制系统噪声,又能够改善光斑图像的处理质量,恢复光斑图像丢失的数据信息,使光斑能量密度低端达到探测需求。结果表明,基于噪声特性的光斑图像处理算法能够有效提高远场激光光斑的处理精度,更适用于远场激光光斑图像的处理。     

大型机械零部件孔同轴度测量技术研究

本文提出测量大型机械零部件孔同轴度的新方法。采用单模光纤尾纤半导体激光器作光源的激光准直系统为测量提供的基准线。同轴度由多个截面的光斑中心坐标值和圆周采样数据按一定的算法计算。测量结果表明,该方法具有良好的可行性和灵活性。该系统可用于大孔同轴度的高精度测量。     

基于图像处理的激光远场光斑仿真方法

提出了一种基于图像处理的激光远场光斑仿真方法,通过对已有特定条件下的远场光斑图像进行处理,仿真出在各种条件下类似的光斑图像,并对这种方法进行了实现。然后分析指出了该方法不尽完善之处,并提出了解决的办法。     

远场激光光斑探测与图像能量分布显示

在外场试验中,远场激光光斑探测和光斑图像能量分布是试验测试难点,针对这两个问题提出了全新的光斑探测手段和图像显示方法。通过对光斑探测技术研究,根据不同的应用背景要求,提出了全新的外触发同步光斑探测控制方式,来提高对光斑图像的测量精度和激光照射器的目标指向精度。在光斑图像显示方面,通过对光斑图像处理技术研究,进一步提高对图像参数解算和光斑图像的三维能量分布显示能力,为激光照射器光束质量分析提供参考。     

用大像元CMOS线阵光电探测器和插值法测量激光光斑中心位置

探讨了用大像元 (0 .8mm)CMOS线阵光电探测器确定激光光斑中心位置的插值方法 ,并对插值误差进行了理论分析和实验验证。采用线性插值可使测量分辨率提高 10倍以上。通过实测两种激光准直中光斑中心位置的漂移 ,验证了该探测器及插值方法的实用性。     

全自动可变光阑测量激光发散角的工程化研究

激光远场发散角是评价激光光束质量的重要指标,根据远场发散角的定义和国际惯例,实际工程应用中设计出全自动可变光阑来测量激光远场发散角。在测量时利用图像处理和一阶重心距算法计算光斑中心,使可变光阑中心与待测激光束中心对准。测试系统自动由小到大变化光阑孔径,同时用探测器测量透过的激光能量。对光阑孔径和通过光阑的能量进行曲线拟合,算出总能量为1/e2时光阑的孔径,即对应于该处的激光束宽,从而可计算得出激光远场发散角。上述测量过程是利用虚拟仪器技术来全自动实现的,该激光远场发散角测试系统经过了项目验收和实际工程检验。     

基于CCD的远场激光光斑测量系统开发与应用

针对被测激光器的特点,设计了基于CCD的远场激光光斑测量系统,通过设置CCD摄像机的控制参数,确保正确采集光斑图像,实现了图像的采集、显示、存储功能,并编写光斑图像分析软件,实现了光斑图像处理、参数计算、能量三维娃示等功能。     

基于快速盲复原法的激光视频监控图像光斑定位研究

图像中存在光斑会极大程度降低图像质量，准确定位光斑能够改善这种情况，提出了基于快速盲复原法的激光视频监控图像光斑定位方法。首先采集视频监控系统激光图像，利用透视变换原理转换坐标系实现红外图像与可见光图像之间的配准，然后利用快速盲复原法迅速复原配准后的激光图像并且分割光斑目标区域实现光斑目标特征提取，对提取到的特征进行识别，采用F.Leber l模型展开计算，确定光斑中心位置。最后实验结果表明，利用该方法配准和处理图像时能够获得较为清晰的激光图像，提升特征提取的准确性，准确性最大值为98.46%,耗时较少，最大值仅为3 s,且具有较高的抗噪性能高。     

望远镜非稳腔光束发散角的测量与结果分析

灯泵望远镜非稳腔巨脉冲YAG激光器的远场光束发散角被精确测量,该非稳腔采用硬边输出镜,其输出平行光束,经过一长焦距的凹面镜,聚焦衰减后照射到CCD上,拍摄到焦平面的光斑像。在计算机中用图像处理方法求出光斑的大小,再计算发敞角。     

靶瞄准中的图像处理

给出了激光聚变实验中对亮度分布不均匀、边缘轮廓模糊的黑腔靶图像确定几何中心的一种方法：利用预处理消除图像噪音，提取图像特征值并用原始ＣＣＤ图像与特征值理论图像相关以精确定出黑腔靶几何中心。该方法计算准确、速度快，便于在实际装置中闭环连续处理图像，并适用于确定激光光斑的几何中心和光斑半径。介绍了该方法在神光装置靶瞄准中的应用及实验结果，利用图像处理，得到了５μｍ的靶瞄准精度     

对激光束M2参数问题的一点认识

讨论与M2参数有关的一些问题.当采用光束二阶强度矩方法定义光束光斑大小和远场发散角时,M2参数满足M2≥1.但当改变其定义后,例如,采用86.5%(或其它百分比)功率通量法定义光束光斑大小和远场发散角时,由此定义的M2参数(Mpc2)的最小值是多少,什么样的光束具有最小的M2参数(Mpc2).本文在采用86.5%(或其它百分比)功率通量法定义光束光斑大小和远场发散角的前提下,对这些问题进行了讨论.结果表明:共焦腔的输出光束应具有最小的M2参数(Mpc2);当采用86.5%功率通量法定义光束光斑大小和远场发散角时,M2参数(Mpc2)仍满足:Mpc2≥1;但当采用其它百分比定义时,M2参数(Mpc2)有可能小于1,Mpc2的大小取决于所定义的光斑半径内包含的光功率的百分数.     

基于互相关和改进高斯拟合的光斑中心提取方法

针对差分激光三角法海面溢油油膜厚度测量系统 中光斑图像中心提取的问题,在分析用 于系统标定的陶瓷量块和所测量的石油表面光斑图像特征的基础上,采用互相关与改进型高 斯拟合的算法对光斑中心进行提取。算法首先采用标准高斯图像模板与光斑图像进行互相 关,得到了保留图像特征且光顺的光斑图像;然后,利用上下边沿信息进行高斯计算的改进 型高斯拟合方法进行光斑图像拟合,由拟合得到的高斯图像参数计算出光斑中心坐标。通过 本算法与目前已有的平方加权质心法、高斯拟合法、改进型高斯拟合法和互相关高斯拟合法 对图像光斑中心提取结果的比较与分析,得出互相关和改进高斯拟合相结合的方法在光斑提 取重复性精度,以及使用本算法对陶瓷量块厚度测量精度均好于其它方法,并对石油表 面图像进行了中心提取实验。结果表明,本文算法适合于差分激光三角法海面溢油油膜厚度 测量系统的光斑提取。     

无波前传感自适应光学神经网络控制方法

针对无波前探测自适应光学系统,研究了基于神经网络的波前控制方法。建立了无波前探测自适应光学仿真模型,分别采用卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)和普通神经网络(General Neural Network,GNN)作为控制算法,远场光斑图像为神经网络的输入信号,一定阶数的泽尼克模式系数为神经网络的输出,分析了波前校正效果。仿真结果表明,经过充分训练后的神经网络可以快速、准确地从远场光斑图像中复原出入射波前的低阶泽尼克模式系数,CNN的效果优于GNN,二者的损失函数值分别为0.015 8和0.037 6。相比于传统的迭代式寻优控制方法,神经网络控制方法能够基于远场光斑图像快速得到控制信号,在实时性方面有明显优势。     

水下激光光斑漂移的一种检测方法

由于水下激光探测的日趋成熟,要提高探测精度,就要解决激光光束的漂移问题.而一般的光斑漂移检测多采用运算量较大并且复杂的数值计算的方法,文中通过采用直接对光斑图像进行处理计算的方法得到激光光斑中心漂移量及其概率密度分布.     

大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。     

激光光斑测量系统的电路设计与实现

为了直接测量远场激光光斑,设计开发了一套基于热释电探测器阵列靶的激光光斑测量系统。针对热释电探测器噪声特性,将探测器响应信号通过前置放大、增益放大、峰值保持、A/D采集等电路处理,最后由主控计算机存储光斑信息,并对光斑图像进行分析处理。通过实际的远场激光测试实验,验证了该设计能够有效测量远场激光光斑。     

基于形态学和光流方程的光斑中心计算方法

针对图像序列中微小光斑中心位置的计算,本文提出了一种结合灰度形态学原理和光流估计方程的中心计算方法。在对图像序列逐一进行灰度膨胀后,根据光流方程对连续三帧图像进行位置转换并叠加,完成图像中微小目标的能量增强,从而使传统的重心算法在处理这一类图像时能够达到亚像素精度。经过误差分析和实验证明,这一方法有效的解决了微小目标的中心位置计算问题。     

探测器阵列靶的激光光斑图像复原方法研究

为了准确地测量激光远场光斑参数,使得阵列探测法的研究逐渐成为热点。而阵列式靶板仪靶面探测器受空间物理限制和研发成本等因素影响均不能均匀紧密的排布,这将造成采样光斑失真。利用已知采样点参数对光斑图像实现高精度复原是利用阵列探测法测量光斑参数必须要解决的问题。因此,提出采用改进型的双三次插值算法对光斑图像进行复原。仿真分析并对比改进型双三次插值算法和其他插值算法,结果表明:运用改进型插值算法计算得到光斑总能量误差为1.7 %,光斑质心坐标偏移量在x轴方向和y轴方向较最邻近插值算法和双线性插值算法相比均能降低7.8 %和3.3 %,处理时间较双三次插值算法至少缩短35 %。该研究为提高阵列探测法测量远场光斑参数精度积累了一定的理论基础和实验数据。     

φ250mm、10(12)W激光远场诊断

一台激光远场CCD诊断装置，工作波长1053nm,光学孔径φ250mm；联接计算机及脉冲同步的科学CCD相机接受系统，最后得到的远场光斑图像被计算机实时地处理和显示．装置在应用于测量激光远场发散角时，必须做好如下关键技术：1）装置内各光学元件的高质量检测和低像散传输，准确地