光电跟踪测量系统的动态成像分辨率分析及优化设计

光电跟踪测量系统的测量精度与成像质量受成像系统动态分辨率的影响.成像系统动态分辨率受光电跟踪测量系统跟踪精度的影响.分析与试验表明,光电跟踪测量系统的动态成像分辨率主要取决于静态分辨率和跟踪精度;工作过程中的光电跟踪测量系统的动态成像分辨率比光电跟踪测量系统的静态成像分辨率低;与传感器的积分时间相比,高频目标与低频目标对动态成像分辨率的影响模型不同;在传感器积分时间、目标的运动状态及对动态分辨率要求确定的条件下,可对静态成像分辨与控制系统进行优化设计.     

对光电成像系统干扰效果的评估方法

提出了对两类光电成像系统干扰效果的评估准则。对观瞄用光电成像系统,可以根据对成像功能的损伤破坏程度将激光致盲干扰效果划分为四个等级,根据对目标识别的影响程度将烟幕干扰效果划分为三个等级。为定量评估烟幕对观瞄用光电成像系统的干扰效果,可以采用成像系统在实施干扰前后图像之间的相关函数作为评估指标,按照相关函数值的大小将干扰效果划分为三个等级。对跟踪用光电成像系统,可依据有干扰时成像系统能否输出有效跟踪误差以及跟踪误差是否超出正常跟踪精度的三倍判定干扰是否有效,并依据干扰成功率的大小划分干扰等级。     

提高光电成像挠度系统的识别精度

光电成像挠度系统在桥梁结构状态健康监测系统工程实践中由于受到雾、强光等天气因素干扰会影响识别精度。针对该问题,本文在分析了光电成像挠度测量系统组成和成像识别原理基础上,深入研究了各种不利的天气因素干扰对挠度测量系统成像识别精度的影响,并在图像增强基础上提出一种投影差分算法来提高在不利天气条件下光电成像识别精度,该算法通过对比实验(雾天:该方法的均方差为1.632 231,传统方法均方误差为16.534 08;强光:该方法的均方差为2.182 247,传统方法均方误差为23.018 13)验证了该方法在不利天气条件下相比传统方法将识别精度从厘米级提高到毫米级,大大增强了光电成像挠度系统的可靠性,并在重庆马桑溪长江大桥、重庆高家花园嘉陵江大桥等桥梁结构状态监测系统的光电成像挠度测量系统工程实践中得以成功检验。     

空间目标在天基光电望远镜中的光度特征研究

本文重点研究了天基光电望远镜对空间目标成像时空间目标、望远镜,太阳之间的相对位置关系。文章分析了天基光电望远镜对空间目标成像时三者的位置关系及其变化对目标光度特征的影响,以及望远镜系统参数对空间目标成像光度特征的影响;给出了太阳直射奈件下的空间目标成像条件。通过计算机仿真模拟了考虑目标在望远镜处的光度特征,以及在天基光电望远镜中的成像目标-星空图。研究结果表明,文中方法能有效地描述空间目标在天基光电望远镜中的光度特征。     

图像成像系统对成像干扰及干扰效果的分析

本文通过建立图像的成像系统分析模型来研究如何在光学成像系统中应用信息理论评估成像干扰的效果,本次研究结果对成像干扰及干扰效果的分析、研制开发光电对抗装备具有十分重要的现实意义。     

光纤阵列成像激光雷达系统的设计

简要介绍了光纤阵列成像激光雷达的研究背景、系统优势和发展现状.然后提出了本文设计的雷达系统,并介绍了该系统的工作原理,系统采用光纤阵列前端窗口扫描的方法,避免了光电探测器阵列的制作,同时减少了光电探测器的数量.之后文章对光纤阵列成像激光雷达系统的各部分器件进行分析,包括光纤的选择、光纤阵列的设计和聚焦透镜的分析,并重点讨论了聚焦透镜F值对光纤阵列接收系统的影响,最终得到本系统聚焦透镜F最优值5.47.最后推导了本文光纤阵列成像激光雷达系统的传输效率,给出了传输效率公式.     

光电成像跟踪系统的实时数据融合技术研究

光电成像跟踪系统需要保证不同目标的自适应识别,同时严格按照时间序列执行的图像处理又是一个强实时性过程。实时融合跟踪技术提出并行执行多个算法组以适应不同类型目标的识别,并通过像素级、特征级和决策级的同时融合处理保证了系统跟踪的稳定性,最后在嵌入式并行处理硬件平台上有效解决了对运动目标的自适应跟踪。文中详细阐述了实时融合跟踪技术的技术思想和技术路线,在剖析其并行结构的基础上完成了光电成像跟踪系统的嵌入式硬件并行平台的设计和实现,取得了显著的工程应用成果。     

射线数字成像检测仪的光电系统设计

设计了射线数字成像检测仪的光电系统,包括转换屏、光路、CCD相机以及计算机处理电 路等。采用CsI(Tl)单晶闪烁体将X射线图像转换为可见光图像,用科学级CCD将光图像转换为电信号,利用计算机并行口对图像进行采集. 实验结果证明图像质量优于像增强器组成的成像系统,适用于要求高质量成像检测的场合。     

大视场光电测量系统实时

给出了多相机系统大视场拼接成像的空间坐标关系,建立了数学模型,在此基础上,对引起大视场光电测量系统测量误差的因素进行了初步的分析,并给出了系统综合测量误差现场标校的方法与步骤。     

光电成像导引头抗干扰性能评估方法

提出了一种新的光电(红外/电视)成像导引头抗干扰性能评估方法,该半实物仿真系统采用光电跟踪仪模拟导引头的探测器,导引头图像处理单元由DSP系统硬件实现。在线实时评估方式模拟了导引头的实际工作过程,离线事后评估可以改进导引头的图像处理算法。作为一个通用评估平台,此方案可以评价不同导引头的抗干扰性能。     

欠采样噪声分析与光电一体化设计

欠采样噪声产生分布于整个画面的附加像,给目标识别等应用带来困难。基于信息理论,建立了欠采样噪声的应用分析模型,提出了采样成像系统光电一体化设计方法。通过仿真试验,得出欠采样噪声与光学成像系统参数的关系。理论分析和仿真证明,根据系统互信息量选择光、电系统参数,可以减小欠采样噪声,提高图像质量。     

Digital electro-optical imaging sensors

A key source of digital images is the electro-optical imaging sensor. The basic characteristic that identifies a digital electro-optical sensor is conversion of reflected or emitted light from a scene or object into a digital image signal. Examples include television cameras with digital output, and scanning or staring cameras with digital output. We describe general system design techniques to derive optimum imaging sensor specifications, and we offer examples for two applications. One example application is for terrestrial thermal imaging of nearby objects, such as vehicles. The other example is a sensor to create a color image of small targets in low-light, such as an automobile license plate from a distance of several meters.©1993 John Wiley & Sons Inc     

金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用

为减小载机角振动对光电吊舱成像质量的影响,应用金属橡胶作为隔振元件研制出两种能限制一定自由度的小型金属橡胶减振器,分别嵌入光电吊舱内、外框架减振系统中设计了两级减振系统,从原理上实现了3个方向无角位移隔振。依据振动理论获取了两种减振器轴向、径向刚度和阻尼比等参数并采取特殊工艺制备了金属橡胶减振器。应用ADAMS/Vibration模块对光电吊舱减振系统进行了仿真分析,分析结果显示光电吊舱减振系统固有频率为17Hz左右,角振动幅值最大值为0.0011,并且当频率大于25Hz时,角振动幅值趋近于零,分析结果表明该减振系统对25Hz以上的角振动可以起到很好的抑制作用。最后通过振动试验验证了仿真结果的正确性,与实际测量结果相比,仿真计算结果误差不超过10%,说明光电吊舱减振设计是成功的。金属橡胶减振器在光电吊舱上的成功应用对于光电吊舱振动隔离技术有着重要的意义。     

基于圆孔阵列调制的“猫眼”目标隐身技术

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限"牺牲"成像质量的前提下,提出利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的"猫眼"效应,实现隐身。基于单孔衍射成像原理及空间平移效应,从理论上给出并仿真分析了圆孔阵列远场夫琅和费衍射的光强分布特性,利用实验的方法对圆孔阵列用于"猫眼"目标隐身的效果进行了验证。结果表明,利用圆孔阵列可实现对典型"猫眼"目标回波的光强调制并造成回波损耗,"猫眼"目标隐身效果明显。     

Super-resolution technique of microzooming in electro-optical imaging systems

Abstract

The main resolution limit for an electro-optical imaging system comprising a focal plane array (FPA) sensor obeys Nyquist theorem which states that an object must be sampled at more than twice the cut-off frequency to avoid aliasing. A novel super-resolution technique, microzooming (MZ), is presented. MZ provides electro-optical imagery with an extended unaliased bandwidth using multiple aliased images at different optical magnifications. A number of simulation and experiment results demonstrate that MZ is a practical advance for reducing aliasing and enhancing resolution as well as helping to suppress white noise.     

Reconfigurable lens with an electro-optical learning system

An electro-optical system is proposed to control a reconfigurable lens that is a combination of a physical lens and a two-dimensional liquid-crystal phase modulator. The functions of an imaging system employing the reconfigurable lens can be controlled by a change in the phase distribution of the modulator. A computer changes the phase distribution and evaluates the image of an optical system. This process is iteratively performed on the basis of the simulated-annealing algorithm to optimize the phase distribution. We demonstrate control of a point-spread function and the correction of imaging properties degraded by defocusing or phase objects. The corrected imaging properties are even better than the original ones.     

血液细胞形态光电分析系统

用显微成像系统采集血涂片图像。分类统计白细胞、网织红细胞，实现药理实验的辅助分析。分析了光电成像系统的离焦模糊和噪声，建立了图像退化模型，并通过自适应增强和解卷积去模糊的方法提高了分析系统的性能。完成了复杂背景图像中单个细胞的检出，形态特征的提取，BP分类器的设计。测试表明，药理参数偏差不超过正负5％。     

光电经纬仪结构动态特性研究

光电经纬仪的结构动态特性是设计光电经纬仪的重要依据。用临界转速法建立了光电经纬仪的结构动态特性模型,讨论了光电经纬仪转速与轴系横向振动固有频率的关系:光电经纬仪的临界转速在数值上与经纬仪横向自由振动的固有频率相同,且光电经纬仪的固有频率只与其轴系挠度的平方根成反比。研究表明,提高光电经纬仪伺服控制系统带宽有4个途径:1) 增大光电经纬仪的固有频率;2) 对结构谐振进行补偿;3) 使用电流反馈;4) 使用加速度和速度反馈等。