室内CCD立靶光源能量分布均匀性分析

针对室内CCD立靶测试中对背景光源的光强度和均匀性需求,分析普通二极管和贴片灯珠的发光特性,并以贴片灯珠作为最小发光单元建立了三角形布阵模型,通过数学原理推导出了光源阵列的光能量强度分布函数,分析计算出光源结构参数.试验结果表明,采用本设计的光源提高了背景光成像的均匀性,在室内立靶测试中很大程度的提高了目标与背景的对比度,保证了对目标中心像素坐标提取的可靠性和精度,使得系统测量精度优于10mm.     

基于CA2000的近场光度测试系统

为了更好地描述光源的光度学特性,基于二维成像亮度计CA2000搭建了近场测试系统,以虚拟仪器的方式实现设备控制和数据采集。对一款灯具进行了近场测量实验,验证了近场测试系统符合设计目标。对近场数据处理使用虚拟平面光源模型,获得光源的亮度空间分布信息。由亮度分布获得了灯具的远场光强分布,并将其与远场条件下测量得到的光强分布进行比较,光强分布的匹配指数达到97.85%。     

室内线阵CCD交汇测量系统研究

针对现有测试设备无法解决室内大靶面高精度立靶坐标的测试问题,提出了采用线阵CCD交汇测量与人工光源相结合的测量方法．分析了探测光幕的形成及CCD的灵敏度,提出以波长为680nm的高亮度LED作为发光器件,通过对KED阵列光能量分布的计算,设计了n形线光源的结构参数．实弹测试结果表明：设计的n形线光源满足线阵CCD交汇测量系统的背景照明要求,室内线阵CCD交汇测量系统能够可靠捕获弹丸,坐标测量误差小于10mm,扩展了线阵CCD交汇测量系统的应用范围．     

工业射线底片图像数字化系统的设计

工业射线底片由于其黑度大,图像信息量大而使其数字化成为一个难题.采用机器视觉的方法,设计了一套工业射线底片的图像的数字化系统,由光源、成像系统和计算机软硬件系统构成.采用平面亮度强光灯透照底片解决黑度大问题,用亮度无级可调灯解决不同黑度底片的数字化,用暗箱屏蔽环境光以提高图像质量,针对面阵CCD精度的不足,提出用双CCD的方法成像,同时提出了图像拼接的方法并实现拼接.实验结果表明,拍摄的图像质量较好,分辨率达到5.3 lp/mm,不同CCD拍摄的图像可实现无缝拼接.     

液晶投影显示色均匀性的快速测量及误差分析

为改进传统液晶投影显示色均匀性测量方法效率低的缺点，建立了一套对二维平面上色坐标分布进行快速测量的系统.通过标准色度计测量三基色的色坐标值和黑白CCD测量各点的亮度值，计算得到屏幕各点色坐标分布。并给出了分灰度段测量三基色的色坐标的改进方法.测量结果的误差分析表明，LCD在不同灰度时的光谱透过率的变化对色坐标分布有较大影响.该系统测量快速，可达传统方法的10倍速度，实际测量精度可达到2.4×10^－3，满足液晶投影仪颜色均匀性的测量精度要求.     

用电荷耦合装置实现显示屏色度的快速测量

针对现有的显示屏色度测量方法存在速度慢、不灵活等问题，提出一种利用电荷耦合装置（CCD）成像系统测试 显示屏色度的方法.它主要通过图像采集卡把CCD拍摄的显示屏画面进行三色分解和采集，然后根据色度学的定义和有关 标准，由计算机对采集数据进行处理，把处理后的结果用三维图显示.实验证明，该方法可以准确地测出显示屏上各点的 色度，并能够直观地显示测试区域的色差变化，同时提高了测试速度.     

无扫描激光三维成像系统的建模与仿真

当前的像增强器耦合型CCD(ICCD)模型主要针对微光成像系统,无法直接用于三维成像系统.在三维成像系统中,像增强器不再工作于高增益状态,而且增益非线性对测量结果有很大影响.为此,改进ICCD模型中的噪声模型,采用非线性增益模型.针对光源强度和像增强器增益均随时间变化,对模型进行时间离散化处理.结合光照模型和物体三维数据进行系统仿真和定量分析.结果表明,增加CCD势阱容量、减小微通道板(MCP)增益、增大光源功率,可以提高信噪比,从而提高测量精度,同时需要提高快门速度、光源调制度,并抑制环境光影响.     

CCD航空相机调制传递函数测试与分析

调制传递函数是衡量CCD相机成像系统性能指标的重要参数.本文在调制传递函数的理论分析基础上,通过对分辨率靶标在相机镜头焦面成像位置与CCD像元之间的偏移,对CCD相机调制传递函数的影响进行分析,建立数学模型,并对CCD相机系统在奈奎斯特频率处的调制传递函数进行了测试,实验结果与计算结果基本吻合.     

基于Placido盘法角膜曲率测量误差分析及系统优化

为提高角膜曲率测量精度,在对传统测量方法进行误差分析后,设计了一种可以提高角膜曲率测量精度的优化系统。该系统以球面镜成像原理为基础,将LED环形光源经Placido盘投射到人眼角膜,再由光学成像物镜将携带有人眼角膜信息的同心圆环成像在CCD上,通过图像处理计算出CCD上各圆环到角膜中心的高度,最后利用最小二乘法求出角膜曲率半径。系统的光学成像物镜采用物方远心镜头,保证了光学系统在景深范围内放大率恒定,同时采用低相干干涉测量技术,对人眼角膜顶点到测量光源之间的距离进行精确定位。用所设计的系统样机对标准模拟眼进行测试,测量精度达到±0.02mm,提高了角膜曲率半径的测量精度。     

室内用双CCD交汇精度靶平板光源设计及实现

针对现有室内双CCD交汇精度靶光源存在的发光不均匀、亮度低等问题,提出了由小功率LED、导光板、散射板、棱镜膜等单元组成的适用于室内双CCD交汇精度靶的平板光源解决方案,通过对导光板中的网点半径及分布进行计算,建立其数学模型进行网点排列,设计了适用于此平板光源的导光板.选择合适的扩散板和棱镜膜对导光板发出的光线进行扩散汇聚.通过高速CCD相机采集平板光源所产生的背景光图像实验,经过Matlab进行数字图像处理,分析其灰度值曲线.研究结果表明:光源与CCD相机相距1.5m处高灰度值为35,灰度值均匀度为±5.根据实验验证平板光源具有发光均匀、稳定,且功耗低的优点.     

数字光处理投影系统成像质量测量方法

介绍了数字光处理（DLP）投影系统的工作原理，提出了基于光学调制传递函数（MTF）的成像质量测量方法.利用绿场传感信号探测数字微镜器件（DMD）的快速翻转，并实现数字微镜器件翻转、电荷耦合器件（CCD）曝光时间和图像采集三者之间的严格同步.对数字微镜器件图像在x、y两个方向上进行快速傅里叶频谱分析，根据其二阶调制传递函数幅值提出了3个评价指标，分别反映数字光处理投影系统中像质的最差值、平均值以及离散度.实验结果表明，该方法的设计思路合理可行，成像质量测试系统具有良好的精度和稳定度，可以为数字光处理投影机的质量控制提供有效的评估手段.     

带状光源V字扭曲焊缝识别技术

为了满足埋弧焊设备实时跟踪缝焊的需要,及时准确地找到焊缝的中心,借助垂直于焊缝的带状辅助光源,使CCD摄像头获得的焊缝图像光带产生明显的V字形扭曲.通过去噪程序剔除图像中的噪点,寻找到V字图形2个边上的点,采用最小二乘法,迅速、准确地得到V字形光带扭曲的2个边的最佳拟合直线,计算出2个拟合直线的交点,找到了焊缝中心.利用基于最小二乘法的埋弧焊V形坡口焊缝识别方法,得到的焊缝特征明显,具有处理速度快、系统稳定性好等特点.     

基于视频的结构光光条中心提取方法

针对结构光测量系统,提出基于视频的结构光光条中心提取方法．首先,为了分析图像随时间变化的关系,将视频图像的每一帧的同一列像素提取出来,按照时间顺序排列成一幅图像．然后,把图像逆时针旋转臼角度（口角是激光平面和CCD传感器平面法线的夹角）,提取光条中心图像坐标．最后,把求得的光条中心图像坐标顺时针旋转口角,根据这个光奈中心坐标反求物体的三维轮廓．该方法利用视频图像各帧之间的相关性,有效地克服了颜色突变对光条提取的影响．实验表明,该方法能够有效降低光条中心提取的误差．     

New LED light source system with uniform illumination for line-scan CCD imaging systems

A system with uniform light reflection in the inner surface within a horizontal 2/3 cylindrical structure for line-scan CCD of the print testing was designed. The design was based on diffuse reflection uniformity of the integrating sphere and requirement of the strip uniform illumination region. This system was called dome light. White light LED array light sources were used for uniform illumination. The LEDs were filtrated to composite array light source based on coefficient of variation of a single LED. The standard white board and SG color checkers were used in the line-scan CCD imaging experiments under the dome light and ordinary illumination light source. The average color difference (ΔE) of SG color checkers in CIELAB space was 2.091 under the dome light and 2.286 under ordinary illumination light source respectively. Experimental results indicate that the dome light can satisfy illumination uniformity and color rendering consistency for line-scan CCD and provide a standard light source for uniform calibration of different cameras.     

CCD相机的杂散光模拟计算与分析

将蒙特卡罗法应用于空间光学系统的杂散光模拟计算,分析了ＣＣＤ相机的杂散光进入水平,分别给出入口段和主体段的局部杂光系数及相机光学系统的整体杂光系数,对ＣＣＤ相机的入口段,模拟计算了遮光罩三种不同长度、反光镜在三种不同扫描角度下的杂光系数。     

基于数字光处理技术的3D打印技术

介绍了以数字光处理(digital light processing,DLP)技术发展出的3D打印技术并讨论了其光学系统对成型效果的影响.介绍了现有3D打印技术的种类、光固化快速成型技术以及DLP技术的原理.说明了以DLP技术为核心的3D打印系统的基本结构,具体说明了DLP技术如何运用于快速成型领域.内容包括数字微镜器件(digital micro-mirror device,DMD)的组成和驱动原理、DLP技术中使用的典型光学系统结构,以及它们在3D打印技术中起到的作用.接着,讨论了在3D打印应用中,DLP技术需要注意的问题.内容包括DLP系统适用的光波长、投影幅面的均匀性和成型精度.最后,总结了DLP技术在3D打印领域的优势及不足.     

基于CCD的空间光束投影夹角测量

针对空间光束定位的特殊性,常需要进行非接触光学测量,设计了一种基于电荷耦合器件（CCD）的空间光束投影夹角测量方法,采用多圆拟合算法进行光斑中心定位。通过测定两交叉光束在2个分别与CCD成像面保持水平及竖直垂直的投影面上的夹角,实现对空间光束的准确定位。实验测量结果表明,该测量系统具有较高的测量精度。     

结构光双目测量系统标定方法

为了解决双目结构光测量系统参数不容易准确获取的问题,依据传统摄像机标定方法,结合结构光双目测量系统的特点,提出了CCD摄像机标定方法.通过对左右CCD摄像机采集得到的两幅标定模块的图像数据分析,按照"两步"标定法的思路,先得到平移向量R和旋转矩阵R等外部参数,再利用已知的空间距离求解到摄像机的成像模型需要标定的其他参数.实验数据表明,该方法可简便、准确地标定出CCD摄像机参数,方便了三维视觉测量工作,是一种有实用性的标定方法.     

数字光处理投影显示中的光源控制器设计

为了实现DLP投影显示中光源与其他应用系统的集成以及实现仪器的自动化,设计了一种无线遥控操作的光源控制器。该光源控制器由三个电路组成:实现光源三个控制过程(灯丝预热、高压激发、稳流供电)的主电路,实现功能按键编码与无线电发送的遥控发射电路以及接受编码信息的遥控接受电路。在背投电视机中的应用表明,该光源控制器不仅实现了无线遥控,而且改善了光亮度输出稳定性和提高了图像显示质量。     

Design of operation parameters of a high speed TDI CCD line scan camera

This paper analyzes the operation parameters of the time delay and integration （TDI） line scan CCD camera, such as resolution, line rate, clock frequency, etc. and their mathematical relationship is deduced. By analyzing and calculating these parameters, the working clocks of the TDI CCD line scan camera are designed, which guarantees the synchronization of the line scan rate and the camera movement speed. The IL - E2 TDI CCD of DALSA Co. is used as the sensor of the camera in the paper. The working clock generator used for the TDI CCD sensor is realized by using the programmable logic device （PLD）. The experimental results show that the working clock generator circuit satisfies the requirement of high speed TDI CCD line scan camera.