激光光斑位置精确测量系统

设计了一种激光光斑位置测量系统,用于提高激光照射器监测系统测量激光光斑位置时的测量精度.分别介绍了测量系统的组成及它们的信号连接关系.针对激光光斑图像采集过程中的后向散射现象,提出基于异步距离选通的激光后向散射抑制技术.为了克服大气湍流扰动对激光光斑成像的影响,利用改进的盲解卷积算法对激光光斑图像进行事后图像处理.最后,对光斑图像进行畸变校正,并利用高斯曲面拟合算法提取光斑位置.设计了若干仿真实验,并应用该系统处理了实际外场实验.结果表明,所设计的激光光斑位置测量系统的测量精度不超过0.3 pixel.     

太赫兹时域光谱系统光斑大小和位置的测量

本文利用太赫兹时域光谱系统本身的电磁波探测装置具有可测量电磁波的相位、振幅的特点,根据其获得的原始时域光谱信号,设计了一套适用于太赫兹时域光谱系统中太赫兹束光斑大小和位置的测量装置,论述其理论依据.该测量装置不需要辅助电源电路,结构简单、价格低廉、便于携带和制作且测量方法简单实用,为太赫兹时域光谱系统的现场矫正和快速调节提供了一种有效的手段.     

10.6μm激光光斑跟踪系统总体研究

本文研究的激光光斑跟踪系统包括一台发射波长为10.6μm 的脉冲激光发射装置(包括扫描系统)和一台与之匹配的光电接收转换装置以及信息处理装置,用以接收激光回波脉冲,并控制激光光束,将其峰值功率对准被跟踪目标。文章对该系统进行了全面、系统的分析计算与研究。涉及大气传输、光学系统、激光探测、信息处理以及光电扫描、激光偏转等多个领域。     

激光通信系统中光斑采集处理算法研究

为了有效地捕获激光通信过程中的光信号,研究了一种基于FPGA的高速光斑采集系统.系统由高速摄像机和高速采集模块构成,采用中值滤波对图像抑噪,并通过加权平均算法识别光斑位置.实验测试结果显示,本系统能够提高系统的图像获取能力.     

环形孔径光学系统的聚焦光斑强度分布

本文利用光瞳函数的可分性讨论了环形孔径光学系统对均匀光束及高斯光束聚焦光斑的强度分布。     

基于MATLAB的激光光斑图像处理算法

提出了一种基于MATLAB的激光光斑图像处理仿真算法.在MATLAB环境下,首先对采集到的光斑图像进行平滑滤波、亮度调节、阈值分割和边缘检测等图像处理,确定出光斑区域并得到边缘点的位置信息,再根据最小二乘法进行圆拟合进而计算得到光斑中心点的坐标.仿真结果表明,该算法能够快速、准确地得到光斑中心位置点,且达到很高的测量精...     

自由空间激光通信系统APT粗跟踪单元光斑检测优化设计

复合轴APT(Acquisition Pointing Tracking)控制子系统是自由空间激光通信系统中重要组成部分和关键技术,其中粗跟踪伺服单元主要完成高概率、快速捕获和高稳定、高精度跟踪。在简要介绍自由空间激光通信粗跟踪光斑检测的基础上,优化设计了APT粗跟踪光斑检测单元。以XILINX公司的Spartan-3E系列XC3S1200E型FPGA芯片为平台,完成了对光斑检测单元CCD相机图像进行模拟高斯分布的自适应滤波的实时处理,并对相机进行自适应光强控制,提高了粗跟踪光斑信号的检测精度。最后经过APT复合轴的实验系统测试得出:粗跟踪精度120μrad,可靠进入精跟踪视场。     

应用激光微小光斑进行颗粒分析

目前已有多种颗粒分析的方法,它们都有各自的特点,本文介绍一种应用激光微小光斑进行颗粒分析的技术,该方法应用聚焦光斑直径与被测样品平均颗粒粒径相近的激光光斑,使其落在样品颗粒上,在后向获取信号,经处理得到样品颗粒分析的结果,它适用于河道与港口水样品的泥沙分析,也可以应用在类似的场合。     

轨道测量装置激光光斑中心定位

在研制轨道激光测量装置的基础上,文中对比了激光光斑中心图像处理常用算法,提出了一种精度满足要求的光斑中心计算方法,构造了形态级联滤波器和高斯滤波器,对光斑图像进行去噪和光滑预处理.为充分利用光斑灰度光强分布特性,采用OTSU算法和最大光强确定了阈值区间,以指数函数进行非均匀阈值分割得到一系列二值光斑图像.在质心法初步确...     

外场激光光斑中心检测算法研究

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术。检测算法的精度及速度直接影响了测量的精度及速度。针对外场环境下干扰较强的特点,研究了重心法、Hough变换法以及圆拟合算法,通过理论分析与实验,提出一种改进的激光光斑中心检测算法,提高了中心检测的精度、速度及抗干扰性,可用于外场环境的实时光学测量。     

激光自动聚焦三维形状测量系统的研究

基于激光自动聚焦测量方法提出一种实现快速、精密三维形状测量的扫描速度控制算法。介绍了系统的构成及激光测量头的原理。自动地对曲面轮廓进行连续扫描测量不仅提高了测量效率，还解决了对软质材料测量的难题     

CCD中的激光光斑阴影现象及机理

对CCD相机在激光辐照下的暂时性失真问题进行了研究.用532 nm连续激光辐照以线阵CCD为图像传感器的Piranha HS-41-02K30相机进行了实验,实验发现,激光光斑和3个与其大小、形状皆相似的暗斑同时、等间距地出现于感光阵列方向上.这些暗斑即为CCD相机在激光辐照下的一种暂时性失真现象,本文称这3个暗斑为光斑阴影.根据实验数据分析了这一现象的规律和产生机理.分析认为,CCD图像传感器4个并行读出电路因共用同一偏置源而相互影响是产生光斑阴影现象的内在机制.推导了共偏置并行电路信号之间相互影响的关系式,由得到的关系式可知,降低公共偏置源与并行读出电路公共节点之间的电阻可减弱上述阴影失真现象;而用4个电压源分别为并行读出电路提供偏置,可以消除这种光斑阴影现象.本文推导的共偏置并行电路影响关系式不仅可解释阴影现象,也可为设计CCD器件时减弱或消除阴影失真提供借鉴.     

光斑模型对激光冲击成形性能的影响

针对激光冲击成形中成形区存在不均匀性的缺点,提出了采用环形光斑模型改善板料成形性能的方法,并将此光斑模型与均匀分布和高斯分布的光斑模型加以对比,初步论证了利用环形光斑模型的优越性。     

用碘酸钾粉末倍频分析法测定激光光斑

为了测量不可见的激光光斑大小,文中在激光粉末倍频测试分析的实验方法的基础上,选取适合当前条件的CCD摄像法进行了实验。获取激光光斑的一维光强分布,并运用激光光斑的高斯拟合算法(最小二乘法)处理数据,同时也考虑了粉末对光斑的散射作用,并为此拟合出了经验公式。获得的结论是,运用粉末倍频法精确计算激光光斑的直径是可行的,该方法误差约为3.6%。     

双荧光标记生物芯片激光共聚焦检测系统

基于激光共聚焦检测原理,构建了针对荧光标记生物芯片的检测系统,对用Cy₃或Cy₅标记蛋白点样的玻片进行了扫描检测,并对采集的荧光数据信号进行了图像重建。针对实际荧光信号可能较微弱并存在较大动态范围的情况,采用形态学方法对图像进行滤波、增强处理,显著增强了图像质量。提出了标定系统信噪比和灵敏度的公式,并据此对检测实验结果进行了详细的分析计算,最终标定此激光共聚焦生物芯片检测系统的灵敏度约为0.1 fluo/μm²。     

探测光斑尺寸对热透镜聚焦误差信号的影响

为研究探测光斑尺寸对热透镜聚焦误差信号的影响,建立了基于光学相移理论的热透镜聚焦误差信号理论模型,给出了构型参数优化条件及最大聚焦误差信号的理论值.通过数值计算,分析了探测光斑尺寸对聚焦误差信号及其线性范围的影响.计算结果表明:聚焦误差信号随着探测光斑半径的增大先增大后减小,当探测光斑半径为激励光斑半径的1.14倍时聚...     

提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法

介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术:CCD电子快门预测和背景相减技术, 并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果,在激光制导武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义.影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里,不能提取光斑图像.设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生,保证CCD捕捉到光斑的全部能量,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像.另一方面,在激光没有照射时,采集一帧图像作为背景, 让激光照到靶板后的图像与背景图像相减,结果只在光斑照到的位置处有不同.在相减后的图像中,使激光光斑突出.试验证明采用本文介绍的技术明显地提高了外场脉冲激光光斑测量距离.     

基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量

为了实现水工物理模型实验中波高这一重要参量的高精度测量,提出了一种基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量方法。构建了波高测量装置的图像成像几何关系模型,研究了波高测量装置主要参数的确定方法。根据激光入水二值化图像特征构造了激光入水特征模板,提出了激光光斑动态跟踪算法。最后,根据确定的结构参数与图像传感器参数,搭建了实验装置,对波高传感器进行了标定,并利用标定曲线对电动位移平台模拟的波浪进行了测量。实验结果表明:实测位移与电动位移平台设定的位移基本吻合,最大误差仅为0.65 mm。该方法基本满足水工物理模型实验波高测量的高精度、非接触与高动态性等需求。     

结合光斑与目标特征的激光干扰效果评估

在分析激光干扰图像整体特征、目标局部特征和干扰光斑分布特性的基础上,提出了一种加权特征相似度(WFSIM)评估算法来评估激光干扰效果。该方法首先利用亮度、对比度和边缘清晰度等图像整体特性与局部特征点保持度这一目标识别特征来得到图像特征评估模型。然后,根据光斑的大小、强度和位置等特性计算饱和像素率、信噪比和光斑视觉区域重要性等加权因子,利用这些因子对评估模型进行加权,最后得到归一化的评估指标。利用激光主动成像识别系统对设定目标进行了照明成像识别实验,同时使用不同干扰功率的激光对识别系统进行干扰,并采集不同背景强度和光斑位置的干扰图像。基于本文提出的WFSIM算法对获得的激光干扰图像进行了评估。结果表明,与传统的均方误差(MSE)、峰值信噪比(PSNR)及结构相似度(SSIM)等评估方法相比,提出的WFSIM算法对不同背景强度、光斑位置和杂波干扰下的图像都给出了合理的评估结果,其评价结果更符合人类的主观视觉感受。