激光三角测量中图像传感器参量自适应控制

在激光三角位移测量中,为了减少由被测物体表面的反射特性以及测量环境的光干扰对测量的影响,提高测量精度,提出了一种新的图像传感器成像参量的自适应控制方法。推导了图像传感器的成像参量,详细地分析了这些参量对位移测量精度的影响,在理论分析的基础上提出了该方法,并通过实验的方法加以验证。结果表明,该方法能够根据外界环境变化自适应调整成像参量,有效地减小环境的干扰,提高位移测量的精度。     

激光告警装置背景光干扰消除方法及实现

为了有效抑制周围环境背景光对光谱型非成像类脉冲激光告警器的干扰,在采取滤光、滤波、比较器阈值限制等方式进行背景光噪声消除后,针对近距离、大能量的背景闪光干扰情况,根据背景闪光与脉冲激光在时间长度上的相异性,采用高速可编程逻辑器件对告警器的入射光时间进行了计时并判断,对背景闪光干扰进行了消除。经过实际测试,应用该方法后,告警装置12h内由太阳光引起的虚警次数为0,采用多种方式模拟近距离、大能量背景闪光干扰,告警装置均无虚警情况出现。结果表明,该方案可为由背景光引起的激光告警装置虚警问题的解决提供较好的实例和实验方案,其时长判断方法仅通过一片复杂可编程逻辑器件即可实现,硬件电路集成度高、程序编写简单,具有较好的应用价值。     

基于编码成像的激光能量调控方法研究

为了有效提升光电成像系统焦平面探测器在外界存在激光干扰条件下的环境适应性,同时不显著降低原成像系统成像性能,提出了一种基于编码成像的激光能量调控方法,构建了一套以液晶空间光调制器为核心器件的编码成像实验系统并对该系统的成像性能进行了测试,设计了一套基于编码成像的激光能量调控实验验证系统并开展了多参数条件下编码成像抗激光干扰实验研究。实验结果表明,基于编码成像的激光能量调控方法可在不显著降低成像质量前提下有效提升焦平面探测器的抗激光干扰性能。     

激光干扰条件下红外系统运动目标衍射成像方法

传统红外成像系统的激光成像过程受到外界多重干扰,所成图像中普遍存在高斯噪声,且噪声具有不定形性和低频性,严重影响图像质量。因此,研究激光干扰条件下红外系统运动目标衍射成像方法。首先分析激光在大气传输、红外光学系统以及探测器中的成像干扰特性,分别建立干扰模型;其次结合干扰特征,通过红外系统作用距离表达式,确定成像目标灰度值与距离之间的关系,利用像素与视角线的位置联系,获取运动物体的姿态特点;最后在物体表面温度、大气传输情况基础上设置运动目标衍射成像时的灰度值,根据平均法与外插法描绘运动目标,达到衍射成像目的。仿真实验表明,本方法受外界干扰较小,成像质量高。     

利用模糊算法实现光学谐振腔锁定优化（特邀）

光学谐振腔不仅可以增强激光和物质的相互作用,而且能够抑制激光的噪声,是开展精密测量、量子光学等研究的重要工具。激光和光学谐振腔共振的稳定锁定是其应用的关键。然而,在实际环境中锁定效果会受机械振动、温度变化等因素的影响。提出了将模糊算法应用于PDH （Pound-Drever-Hall）技术,使比例积分微分控制器的三个参数能够根据外界环境变化进行调节以实时获得最优参数,有效提升了光学谐振腔的锁定的抗干扰能力。如果外界干扰仍然过大以至于失锁,系统可以使其自动重新锁定。该系统有效增强了光学谐振腔的实用性,为光学谐振腔在精密测量、量子光学实验中的应用提供了技术基础。     

复合光源实时微振动干涉测量仪

提出了一种新的实时微振动激光干涉测量仪。通过采用复合光源和反馈系统，有效地消除了激光二极管-正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中由电流调制所带来的测量误差和外界干扰所带来的影响，实现了物体微振动的纳米精度实时测量。     

脉冲激光微细加工曝光区温度的不接触测量

针对大功率脉冲激光微细加工区域工作激光对辐射测温的影响,提出在周期脉冲激光的间隙内提取温度信号的新方法,应用采样保持原理,研制相应的测量系统,通过温度定标,从A/D采样值直接读取温度值.结果表明,该温度测量系统能有效地消除工作激光对温度测量的干扰,准确地测量曝光区域的温度,在温度为500℃左右时,系统的温度分辨能力可达0.03℃,能满足激光扩散、激光合金等工艺要求.     

激光技术对抗红外成像制导的应用研究

红外导弹的威胁日益严重,科研工作者采用先进的激光技术开发出来的红外对抗手段,有效地遏制了新一代红外成像制导导弹的威胁,本文在分析红外成像制导工作原理的基础上,提出了用两种激光对抗红外成像制导的方法,即弱激光能对红外成像系统进行干扰,强激光能对红外成像系统元件造成损伤,计算并在实验中验证了对红外设备有着很好干扰效果的激光能量。     

基于空域变换的超分辨成像系统

传统的超分辨成像系统易受外界环境影响,抗噪效果差,输出的超分辨图像清晰度较低,基于此设计基于空域变换的超分辨成像系统,系统先将激光集中在孔径光栏上射出,通过聚光镜汇聚激光,根据分光镜和辅助镜将激光聚焦在显微镜焦平面上,依照物镜将激光束转变成平型光,使平行光能够均匀照射测量样品上,采用显微镜和辅助物镜处理从样品表面反射的带有样品信息的激光,最后通过分光镜反射带有信息的激光,反射光束在CCD上显示成像,核心处理器是FPGAWie的图像采集模块,采集CCD传输的视频图像后,通过通用并行接口将采集的视频图像数据传输到图像处理模块,该模块通过空域变换方法处理图像,获取超分辨图像,最终传输到计算机上进行显示。经过实验分析发现,该系统图像稳定性和图像清晰度平均值分别是98. 538%和99. 19%,干扰信噪比为16 d B时,该系统成像时间最短为6. 57 ms,说明该系统成像清晰度高、抗干扰性能优。     

轨廓测量系统激光不共面误差修正方法

在线结构光钢轨轮廓全断面测量系统中,钢轨两侧激光不共面引起轮廓测量误差。针对该问题,提出了基于投影变换的激光不共面误差修正模型。沿钢轨纵向建立参考坐标系,并将两侧半断面轮廓测量数据投影到与钢轨纵向垂直的辅助平面上,以投影轮廓作为轮廓测量结果,从而修正由激光不共面安装导致的钢轨轮廓测量误差。对比实验表明,该方法可将激光不共面误差修正到0.1mm以下。所提方法不需要钢轨两侧激光精确共面,只需大致对齐即可,既保证了轮廓测量精度,又显著降低了现场安装要求。     

日光对532nm激光成像性能影响实验分析

532 nm激光成像雷达在成像过程中容易受到日光干扰而降低图像信噪比。利用532 nm条纹管激光雷达对复杂场景(建筑物群)进行昼夜成像实验,并采用直方图统计法分析同一场景分别在白昼和夜晚的激光强度像和距离像的像素值分布,进而分析日光对激光成像性能影响。实验结果表明:日照光会提高激光强度像的亮度以及背景/目标的对比度,同时也增加了距离像的空天背景噪声;夜晚激光距离像信噪比高,但目标强度像对比度不佳。     

基于压缩感知的激光干扰效果评价方法

采用激光技术干扰电视制导系统可以使其光电探测设备降低或失去目标探测、识别与跟踪的能力,客观、准确地评估激光对CCD成像系统的干扰程度有利于指导光电对抗设备的研制和探测设备的激光防护。从激光干扰后图像目标特征的失效程度出发,结合压缩感知理论中可利用测量矩阵直接获取稀疏信号的特征信息的特性,提出了一种基于压缩感知的激光干扰效果评估方法。采用非下采样Contourlet变换对图像进行稀疏变换,根据干扰前后图像压缩感知特征的变化情况来评估激光的干扰效果。实验结果表明,与传统的评估方法MSE、SSIM相比,提出的基于压缩感知的评估方法对不同激光功率和不同探测角度下的图像都给出了合理的评估结果,能够克服不同探测角度对评估结果的影响,且对不同干扰功率的敏感度更高。     

基于深度学习的激光干扰成像评估方法

可见光主动成像系统被广泛应用于成像侦察领域,激光压制干扰是一种可以利用的反制手段。合理地对激光干扰效果进行评估,对于干扰一方具有重要意义。为了更客观地评价激光干扰对成像侦察的影响,从可见光成像侦察的特点出发,对激光干扰可见光成像效果进行划分,确定了干扰效果评估需求。建立了可见光图像的激光干扰效果评估模型,结合基于YOLOv4的目标检测置信度及WFSIM算法的三个图像特征表征指标,形成了对应的评估体系。构建了一套参数可调的激光干扰图像采集及评估分析实验系统,对人体目标进行图像采集,验证了提出的评估体系及方法。     

基于激光准直技术的长导轨检测的数据处理系统

介绍了一种用于长导轨检测的基于光楔干涉的激光准直系统。利用氦氖激光经准直、扩束后投射到楔形光学平板上,产生的干涉条纹由光电传感器检测,送入单片机系统。采用软件细分的方法,处理干涉条纹的移动量,得到被测点相对于准直光束的偏移量。针对长距离测量中信号微弱、信噪比(SNR)低的情况,采取了一些抗干扰措施。研究并实现软件细分,采取多种必要措施,提高信噪比,优化软件系统,力求提高仪器测量精度。实验证明:采用激光干涉准直仪作准直和测量,条纹清晰,可以在车间条件下使用。     

基于激光图像的轮对踏面磨耗动态测量

为了实现铁路货车轮对踏面磨耗动态测量,建立了基于激光图像的踏面磨耗检测系统。对该系统中踏面磨耗动态测量方法进行了研究。首先,采用基于量子粒子群优化算法的二维最大相关准则法进行图像分割。然后,采用基于形态学的细化算法和爬虫跟踪法组合的方法提取中心线。接着,采用基于多项式的空间坐标变换算法和双线性插值算法组合的方法对畸变的曲线进行校正。最后,采用曲线匹配技术匹配标准曲线和磨耗曲线。实验结果表明:系统对踏面磨耗的测量误差小于0.2 mm,检测时间2.1 s,满足车辆段修现场使用要求。     

一种激光位移传感器动态测量列车车轮直径的新方法

列车速度的不断提高增大了车轮的磨损,加快了车轮直径的变化,给列车运行带来了安全隐患。提出了一种采用激光动态测量车轮直径的方法,介绍了使用单个激光位移传感器和两个激光位移传感器动态测量车轮直径的工作原理,并对影响测量精度的主要误差因素进行了分析和仿真计算。结果表明,采用两个激光位移传感器的测量方案可有效克服车轮运动过程中定位误差对测量的影响。经过现场测试,研制的激光测量装置的测量精度为±0.38 mm(σ)满足现场要求,实现了列车在正常运行过程中对其直径进行动态在线测量。     

钢轨磨耗动态测量结构光条纹中心提取算法

针对钢轨磨耗结构光动态测量中结构光条纹中心提取的实时性问题,提出一种新的序列图像中结构光条纹中心的快速提取算法。以上一帧图像中提取的钢轨条纹中心作为条纹中心的初始位置,首先对初始位置进行校正,以补偿传感器振动所带来的图像中条纹纵向变化,然后在法向方向上使用灰度质心法计算得到条纹中心的近似值,通过在近似值点计算单点Hessian矩阵获得条纹中心的亚像素精确位置。实验表明,该方法速度快、精度高,有效解决了基于结构光视觉的钢轨磨耗动态测量中条纹中心的实时精确提取问题。     

基于锁相放大器和LabVIEW的激光功率测量系统

为了降低激光噪声对光学实验的影响,采用了锁相放大器配合光学斩波器进行降噪。斩波器将激光调制成某一特定的频率,并把该频率传送至锁相放大器作为参考信号,锁相放大器再利用相干检测的方式提取出有用信号。为了减轻实验过程中操作员的劳动,使用LabVIEW平台开发了一套自动化软件系统,实现了实验操作和数据记录的自动化,极大地简化了操作流程。结果表明,与直接使用功率计测量激光强度的方法相比,该方法测量噪声从9.1%降低到4.7%;与人工记录数据相比,使用自动化软件系统节约了一半以上的实验时间。