基于LED室内光无线通信光源设计的比较及优化

针对现有室内光无线通信系统中光源设计方案在提供无线信号覆盖均匀性及商用实现上的不足,提出了分布式的光源设计改进方案。通过增加LED阵列的分组数目,以分组为单位增加光源的均匀分布程度,给出了两种具体的分布式设计方案。仿真结果表明,在使用LED芯片数量保持相等的基础上,分布式方案比传统方案具有更高的无线信号覆盖均匀性、更低的商用实现复杂度,同时能够彻底避免覆盖低谷。     

用LED实现高亮度超薄型背光源的设计方法

近年来随着LED产业的发展,LED光源在背光应用领域也在不断拓展。本文主要从LED直下式背光源的结构特点探讨,如何提高亮度和均匀性,用光学软件模拟了用大功率白光LED实现高亮度和均匀性的背光模组,用实验数据验证了最初理论结果。并对LED直下式结构模组和LED侧入式结构模组的优缺点进行了对比和全面分析,及直下式LED背光结构在背光源系统的各个领域广泛应用的必然性。     

基于紫外线LED阵列的安全固化设备设计与实现

研究了一种基于热释电红外传感器和紫外线LED阵列的固化设备,采用AP3706集成电路作为光源驱动,实现了恒压、恒流输出.传感信号处理集成电路BISS0001作为热释电红外传感器的信号放大电路核心,配合继电器作为固化装置的保护模块.实验结果表明,该固化设备可以实现稳定而均匀的紫外线输出,并且当前方有人体时LED阵列失能,保证人体不受紫外线损伤.     

高速成像中的阵列式高速脉冲光源设计

为了解决高速成像中自然照明不足、低幅率相机拍摄图像模糊等问题,设计了一种高亮度阵列式脉冲光源,该脉冲光源具有窄脉宽、高频率、照度均匀等优点,系统以大功率、高亮度白光LED为光源,以单片机为核心控制器,完成了脉冲光源驱动、精确时序控制、报警和显示等电路模块的设计。试验结果表明,该脉冲光源最大光通量可达36 000 lm,脉冲宽度为1μs,可有效解决高速目标成像模糊的问题。     

用于球状物视觉检测系统的LED光源研制与实现

通过分析机器视觉系统成像环境以及当前市场状况,紧密结合视觉测量系统平台设计的软件技术发展方向,设计了一种具有自学习功能的视觉系统LED光源机构。该机构LED阵列的设计综合了CCD像素的可接受照度以及被测物表面特点等因素,提出了五环八区的新型光源阵列分布结构,并在具体的系统功能设计中采用了虚拟仪器技术,使得该光源机构更智能化,对于提高系统工作速度、效率以及检测精度极具意义。     

LED远场光强分布测试平台设计

提出并设计了以LED作为光源进行远场光强测试的平台,包括光路与电路两大部分,详细描述了远场测量的实现方法、光电转换与信号处理过程、电路设计原理.运用MATLAB进行数据处理,拟合出远场光强分布曲线,分析了距离、辐射角度与光源强度的关系.经测试,在远场空间某一定点的光强值只与光源强度相关,在辐射角内可以直接体现光源稳定性.     

无人机软式自主空中加油视觉导航方法

针对无人机软式自主空中加油问题,提出了用于无人机软式自主空中加油的视觉导航方法.在加油锥套外环平面上均匀布置8个近红外LED,在受油机上布置CCD相机及带通滤镜构成视觉系统,利用该系统对锥套进行近红外成像,对所获取的近红外图像进行特征点提取并利用迭代算法估计锥套与受油机之间的位姿参数.在不同距离下对该视觉导航方法进行了仿真验证.结果表明,所研究的无人机软式自主空中加油视觉导航方法精度较高,抗干扰能力较强,可以有效地用于无人机软式自主空中加油.     

基于阵列时延系统的振源方位估计

为了有效地实现振源方位估计,设计了由三个加速度传感器组成的三角形阵列时延系统;分别推导了基于单三角形阵列的定向算法及基于双三角形阵列的定距算法,并且分析了单三角形阵列时延系统的定向精度,从而探讨了单三角形阵列的定向精度与双三角形阵列的定距精度之间的关系;最后通过实验,验证了单三角形阵列对振源方位估计及双三角形阵列对振源距离估计的有效性。     

分布式无线智能LED光照度调控系统

针对现代智能楼宇与基于物联网技术的LED光源调控应用需求,设计了一套分布式无线智能LED光照度调控系统;系统采用上下位机结构,以MSP430微处理器为分布式控制终端的主控单片机,根据控制终端内部预制的LED开启时间段和预期光照度参数,进行基于光照度反馈的分布式LED光源亮度PWM闭环调控,并通过无线通讯方式实现上位机对分布式多点LED调光控制终端的开关控制、预制参数调整和光照度状态监测.通过测试实验验证了系统设计的正确有效性.     

非均匀矢量阵列的定向性能仿真与分析

关于探测水下声目标,针对常规波束形成空间分辨力受到限制的问题,现有波达方向(DOA)估计算法主要适用于等距均匀声压线阵,在非等距或不规则阵列中由于阵列空间结构的不均匀性而受到限制,不能满足实际需求.为解决非均匀结构矢量阵列的DOA估计,提出四种常见非均匀结构矢量传感器阵列的时延表达式,形成各阵列导向向量,通过选择各阵列中性能最优的阵元结构设置,统计了各阵列DOA估计性能随信噪比和快拍数变化的成功概率和均方误差,仿真结果表明,非均匀线阵在低信噪比和小快拍的情况下具有更高的估计性能,为波达方向定位提供了依据.     

低成本便携式多光谱成像系统的研发及优化

目的 针对现有多光谱成像系统存在成本高、结构复杂、操作难度大和响应速度慢等问题。因此，本文提出了一种基于脉冲调制的低成本便携式多光谱成像系统，并采用客观图像质量评估（image quality assessment，IQA）的方法对其系统参数进行优化。方法 该系统主要由光源模块、控制模块、图像采集模块和图像分析模块4部分组成。光源模块采用9个波长的LED （light emitting diode）阵列，其中心波长为365 nm、390 nm、460 nm、515 nm、585 nm、620 nm、650 nm、730 nm和840 nm；控制模块主要包括LED驱动电路和USB （universal serial bus）电源，可以通过发送一定时间间隔的脉冲波来分时点亮LED，并通过一定阻抗匹配使LED发光强度达到最大值；图像采集模块主要使用去除红外截止滤波片的高清红外工业相机，该相机的最佳光谱感应范围包含所选的9个LED灯珠的中心波长；图像分析模块主要执行客观图像质量评估算法。系统执行时，STC89C51单片机发射周期为T的脉冲波来驱动9种不同波长的LED分时点亮。然后，计算机平台调用高清红外相机模组，以相匹配的间隔捕获多光谱图像。在系统拍摄参数优化实验中，本文采用模糊度和清晰度评价指标对所获得的多光谱图像从相机拍摄时间间隔、相机拍摄距离和光照强度3个角度进行质量评估，进而获得较优的系统成像参数。结果 通过改变系统拍摄参数，对3个场景下的不同拍摄条件所获取的多光谱图像质量进行评估，结果显示：对于本文所搭建的多光谱成像系统，相机拍摄时间间隔与LED灯珠频闪周期同步，拍摄距离为25 mm，光照强度为45 Lux下成像质量相对较好。结论 本文设计并搭建的基于脉冲调制的低成本便携式多光谱成像系统成本低、操作难度小、结构简单、成像质量较好、成像速度较快，可以满足多光谱成像系统大规模推广使用的要求。此外，本文的系统设计方法、设计思路和实验方案等可以为后续研究提供借鉴。     

Study on the light delivery to a transmissive‐LCD spatial light modulator used in an LED projector

Abstract— The main targeted areas of this study focused on the optical analysis and design verification of light delivery to a transmissive‐LCD spatial light modulator in LED projectors. The behavior and the distribution pattern of the LED light source, its ray path, and its secondary optical performance in the light tube were investigated. Through the use of LightTools, an optical analysis software, an optical engine structure was established to simulate the LED‐light‐source distribution at the outlet of the light tube after passing through the focus lens. Optical experiments, including a goniophotometer, and scanning illumination measurements were then used to compare the results with computer‐software simulation results to ensure rationality and accuracy of the optical simulation. By using the improved approximation method for uniformity, it was found that the most suitable tilting angle for the light tube would be between 49.2° and 49.4°. The value of the light angle for minimal light intensity deviation to occur was found to be 9°. The optimum location for the light source was found to be 1 mm within the center of the light tube and at 35 mm away from the inlet of the light tube; the effect of uniformity was observed.     

提高汽车背景光大面积照明亮度一致性的光源布置

汽车背景光系统广泛应用LED光源进行照明,单颗LED近似为点光源,在较大面积照明的情况下,LED光源的布置方式在很大程度上影响了亮度的一致性.研究了LED作为背光源的照明特点,分析了LED背光源的布置对汽车背景光亮度一致性的影响,提出一种通过优化光源布置确定相邻LED间距提高汽车背景光较大面积照明亮度一致性的方法.该方...     

A study on overhead glare in office lighting conditions

Abstract— High‐intensity light sources illuminating the human eye may create discomfort glare, or at higher intensities even disability glare. In many office lighting conditions, light from overhead luminaires in the ceiling may deliver stray light into human eyes, and as such create discomfort glare, generally referred to as overhead glare. In this paper, overhead glare for a LED luminaire comprising a matrix array of small LED sources using subjective evaluation methodologies and theoretical models, commonly accepted to evaluate glare, were investigated. The perceived overhead glare of the LED luminaire is evaluated at various luminance levels and at different angles (i.e., between 55 and 90°) with respect to the line of sight of the viewer. The results show that a luminaire comprising a matrix of high‐intensity point sources can cause overhead glare and can become glary at lower averaged luminance levels than a luminaire with a uniform light source even at high evaluation angles with respect to the line of sight of the viewer. In addition, the conventional UGR model for predicting discomfort glare needs adaptation for a reliable prediction of perceived overhead glare of complex LED luminaires consisting of a matrix of small‐sized high‐intensity light sources.     

一种小型化SPR生物传感器的设计与实现

介绍了一种采用不规则四边形棱镜设计的小型化表面等离子体共振(SPR)生物传感器。棱镜结构与已有的TI Spreeta传感器类似,但是在尺寸、光学性能等方面做了较大优化。新研制的SPR传感器在光学检测精度和系统集成性等方面也有了很大提高。在光路设计中,采用波长为630 nm的宽光束红光LED作为光源,5 000像素点线阵CCD作为光电检测器,光学检测效果要大大优于TI Spreeta波长为830 nm的近红外光源和128像素点的线阵硅光二极管。在光路优化的同时,系统集成了流动控制模块、信号采集处理模块,形成了一个可实现生物大分子相互作用分析的集成小型化SPR检测装置。利用空气、水及乙醇等进行的SPR实验表明:该装置能够对单一样本进行精确检测,共振角的检测精度高达0.01°,且检测结果线性度高,稳定性好,单一样本的检测偏差小于0.5%。     

视觉检测的LED光源自适应亮度控制系统

照明光源的亮度控制视觉检测中的一个难题,为了使视觉检测系统获取优质图像,本文采用嵌入式ARM做控制器,利用亮度传感器采集环境亮度,通过实验研究图像采集图像灰度值与光照强度的关系,获取高质图像需要的合理亮度阈值,作为图像采集时LED光源亮度调节的参照,通过软件调节驱动LED的PWM信号,实现自适应调整LED光源亮度。     

图像亮度线索下的单目深度信息提取

目的 深度信息的获取是3维重建、虚拟现实等应用的关键技术,基于单目视觉的深度信息获取是非接触式3维测量技术中成本最低、也是技术难度最大的手段。传统的单目方法多基于线性透视、纹理梯度、运动视差、聚焦散焦等深度线索来对深度信息进行求取,计算量大,对相机精度要求高,应用场景受限,本文基于固定光强的点光源在场景中的移动所带来的物体表面亮度的变化,提出一种简单快捷的单目深度提取方法。方法 首先根据体表面反射模型,得到光源照射下的物体表面的辐亮度,然后结合光度立体学推导物体表面辐亮度与摄像机图像亮度之间的关系,在得到此关系式后,设计实验,依据点光源移动所带来的图像亮度的变化对深度信息进行求解。结果 该算法在简单场景和一些日常场景下均取得了较好的恢复效果,深度估计值与实际深度值之间的误差小于10%。结论 本文方法通过光源移动带来的图像亮度变化估计深度信息,避免了复杂的相机标定过程,计算复杂度小,是一种全新的场景深度信息获取方法。