基于皮秒扫描相机的激光雷达成像系统研究

讨论一种新型激光雷达成像方法,建立以皮秒条纹管相机为接收器的激光雷达成像系统.该系统采用皮秒钇铝石榴石(yttrium aluminium garnet,YAG)激光器作为激光源,通过可调延时器和标准具对条纹管相机的扫描速度和非线性进行标定.结果表明,该系统中皮秒条纹管相机的时间分辨率优于2 ps,非线性小于2%,具有时间分辨率高、测量时间短和光谱测量范围宽等特点.用该系统对不同距离两物体进行成像实验,理论计算出两物体的距离差与实际距离差较接近,从而验证了采用该系统进行激光雷达成像的可行性.为基于皮秒扫描相机的激光雷达成像系统的建立提供了理论与实验依据.     

测绘相机的温度场设计及MTF测试

针对不同温度场对测绘相机精度影响较大的问题,为了对测绘相机进行合适的温度场的设计及选择,以调制传递函数（MTF）为成像标准,通过光机热集成分析的方式,研究了不同温度场对测绘相机的影响,并找出了适合该相机的温度场。根据此方法进一步寻找出了相机对温度敏感的关键部分,并依此对热设计提供了依据。通过试验测试了该温度场条件下的MTF值,测试结果表明该相机的实验结果与分析值相符合,在56线对/mm处的MTF值高于0.3,满足成像质量要求。     

一种高光谱成像光谱仪光谱定标方法

介绍了一种高光谱成像光谱仪的光谱定标方法,高光谱成像光谱仪是一种结合光谱探测和成像特点的仪器,在CCD靶面上形成光谱和空间成像的二维图像,因此,其光谱定标方法较传统光谱定标方法有较大的不同。针对高光谱成像光谱仪的特点设计了一套光谱定标光路,采用高斯曲线拟合的方法确定中心波长的位置,提取光谱维方向的半高宽作为光谱带宽,采用最小二乘法进行全波段光谱定标,经过拟合计算得到该光谱定标方法的标准差为0.23nm,满足使用要求。同时为该种光谱定标方法应用于多种类型的高光谱成像光谱仪定标过程中提供了宝贵的经验。     

缸盖缺陷检测系统线阵相机现场标定方法

为检测某型号发动机缸盖表面缺陷,需获取缸盖表面的精确尺寸,本文设计了发动机缸盖表面视觉检测设备,应用该设备平台针对线阵相机中的镜头畸变提出了一种新的标定方法。首先,根据测量精度要求,设计缸盖视觉检测设备,利用高精度的设备平台确定线阵相机测量高度和成像角度;然后,通过建立的线阵相机成像的数学模型,忽略畸变情况下,在中心光轴处求得相面中心坐标,并利用最小二乘法求得相机内外参数;最后,考虑镜头畸变,建立畸变数学模型,利用最小误差法对镜头畸变参数标定。实验结果表明:该方法提高了相机的测量精度和稳定性,校正后图像的最大变形量不高于±0.25Pixel,测量平均误差为0.356%,可满足实际工程需要,具有较高的实用价值。     

双波段共口径同时偏振光学系统设计

为了实现快速提取目标在不同光谱下偏振辐射特性的目的,设计了一款可见光为0.38～0.76μm,近红外为0.85～1.6μm双波段目标探测识别的分孔径同时偏振成像系统,该系统由四个分孔径子系统组成和一个公共镜头组组成。设计结果表明:该系统对可见光和近红外波段分别进行偏振编码成像时,可见光波段和近红外波段可以同时获得不同光谱的偏振图像信息,保证了各个光谱对同一目标成像的一致性,实现了对同一目标不同辐射特性偏振图像的采集。当光学系统的焦距为60mm,F数为5,视场角2ω为3.8°,系统反应速度快,整体成像质量良好,可实现昼夜全天候工作。     

基于成像光谱的温度场重建

针对目前利用接触法和非接触法测量火焰的温度场分布往往无法同时保证实时性和准确率的问题,本文采用基于八谱段多光谱滤光片阵列成像的多光谱相机采集火焰图片,反演得到的多光谱数据用于计算温度,最后实现火焰温度场的测量。实验结果表明：相比于当前多种温度场重建算法,基于多光谱相机拍照的辐射测温技术能够实现瞬时火焰温度场测量,所测得的温度整体误差大幅减小,在很大程度上提高了火焰温度场测量的实时性及准确率。     

基于远红外相机的被动式光场成像

光场成像是一种在可见光波段得以广泛应用的计算成像方式,是一种对常规成像方式的增强与拓展。为了解决远红外相机存在的信噪比低下问题,本文通过引入光场成像的手段,设计了一种基于远红外相机的相机扫描构型光场成像系统,在4D全光函数理论与双平面光场参数化模型的基础上,通过采集关于样品对环境红外背景辐射反射的4D光场信息,并利用4D光场重构算法,实现对光场2D切片的预处理与4D光场的2D重构,以此实现了较之单纯光场成像手段更加显著的固定模式噪声抑制与信噪比提升效果。     

电极电压对条纹相机成像性能的影响

新装配的条纹相机在设计电压下往往不能实现最佳成像,如何实现多个电极电压的协调配合是快速实现条纹相机最优成像的关键.通过理论分析并利用数值模拟方法对条纹相机成像性能与电极电压的关系进行深入研究.研究发现,电极电压的分配对于变像管条纹相机成像性能至关重要,第1阳极对像面位置影响较小,第1聚焦极和第2聚焦极对像面影响显著,且第1聚焦极和第2聚焦极电压的调节对像面位置的影响方向相反.搭建实验平台对条纹相机进行测试,结果与理论分析一致.通过聚焦电极电压和阳极电压的联动调节能实现条纹相机像面位置的调节和分辨性能的优化,这对快速实现条纹相机最佳性能的优化具有重要应用价值.     

小型CMOS相机系统设计及其硬件实现

采用MT9V032型CMOS数字图像传感器设计了一款完整的小型化、低功耗相机.基于初级像差理论,设计了焦距为12.95mm、F数为5的光学系统.该系统体积小、结构紧凑,在空间频率83线对每毫米处,各视场调制传递函数均优于0.5;电子学系统以现场可编程门阵列作为时序控制平台,控制CMOS输出数字视频信号,数字视频信号通过差分芯片以低压差分信号格式输出到图像采集卡,最后在计算机上成像.实验结果表明,这种相机像质良好、功耗低、移植性强、可靠性高.当时钟为26.6MHz时,帧频为60帧/秒,并可通过调节内部寄存器的值实现多种模式,特别适用于对相机体积以及成像质量要求较高的场合.     

高动态范围成像最小包围曝光方法

针对当前相机包围曝光成像集合冗余信息多的问题,提出一种高动态范围成像最小包围曝光获取方法。该方法依据目标相机的可捕获曝光集合构造相机响应函数,从而建立曝光集合与响应函数的映射。然后通过遍历的方法寻找涵盖目标场景动态范围的最小包围曝光集合。对典型的高动态范围逆光场景的实验表明,所提方法可有效的减少包围曝光方式捕获图像的数量,从而降低高动态范围多曝光方式成像的总体捕获时间。     

基于TSC695F的高可靠航天相机控制器设计

针对传统相机控制器已无法满足航天相机更多的任务需求和更高的可靠性要求,本文根据某实际型号项目应用背景提出了一种以TSC695F为核心处理器,FPGA辅助其进行功能及外围接口扩展的新型高可靠航天相机控制器设计方案,并详细阐述了系统的组成和软硬件设计。结合航天光学相机模拟在轨飞行测试平台进行的大量测试,结果表明,本相机控制器在硬件设计简化和程序映像组织优化的同时工作稳定、可靠,为新一代航天相机控制器设计提供了新的思路。     

基于UG和MoldFlow的相机外壳注塑模具设计

针对传统注塑模具设计方法存在设计周期长、成本高且质量难以保证的不足,采用计算机辅助设计软件UG和有限元分析软件MoldFlow相结合的方法进行相机外壳的注塑模具设计,创建了相机外壳的三维实体模型和模流分析有限元模型,通过对注射过程中流动分析结果、冷却分析结果的仿真,调整了相机外壳注塑模具的冷却系统结构,最后采用UG/MoldWizard模块创建了经过优化和调整的注塑模具实体模型.     

超薄高清手机镜头光学系统设计

现代生活中,手机已经成为了人们生活中必不可少的一部分,照相功能作为手机的基本功能也越来越受到消费者的关注。市场上用户已经把手机性能的选择照相指标作为首位;高像素实用型照相手机已经成为广大消费者竞相首选的对象,因此,设计一款高像素轻薄型手机镜头具有重要的现实意义。围绕焦距是3.5mm手机镜头光学系统进行设计,首先介绍了手机镜头的发展趋势,研究目的、意义以及光学镜头设计的参数要求。介绍了手机镜头的相关知识、同时也研究了作为手机镜头的光学系统初始结构的特点及类型等。设计了焦距是3.5mm手机镜头,系统尺寸紧凑4.149mm;传递函数在中频223lp/mm处MTF≥0.4,在高频446lp/mm处MTF≥0.1,场曲小于0.1mm、畸变小于1%。通过对所设计的手机镜头光学系统的公差分析,结果表明公差合理。     

高速CCD视频摄像机的设计与研究

针对大视场、高帧频、多目标电视测量系统,介绍了高速CCD视频摄像机的设计和研究。研究高速CCD视频信号的产生,给出相应的电路设计。建立并分析了信号变换模型。基于设计的信号变换电路,可把高速CCD视频摄像机和标准TV监视器、录像机联合起来使用,实现高速CCD视频信号的显示与记录,而不需要昂贵的辅助仪器。实验结果表明高速CCD视频摄像机的适用性。     

高分辨率航空相机隔振系统动力学特性分析

采用结构设计软件solidworks建立了高分辨率航空相机的精确三维模型,在此基础上利用有限元分析软件ansys建立了相机及其隔振系统的有限元模型,获得了系统模态和固有频率,合理设计了隔振系统的相关参数,避免共振的出现.用功率谱密度分析方法模拟了复杂的航空振动;分析了不同参数条件下系统的响应频率特性曲线,通过输出曲线和仿真数据验证了设计的正确性;结果表明相机满足刚度要求,隔振系统参数设计合理,能够满足高分辨率成像系统需要.     

N—1型内鼓轮式高速摄影机设计

N—1型内鼓轮式高速摄影机是与中科院力学所研制的脉冲 He—Ne 激光光源配套设计的。它的光学系统是由两路分离的光路(成像光路和取景光路)组成,以便于在装好胶片后进行取景调焦。在成像光路中,设有空间标记,可对被摄物体进行内定标测量。该机的装卸片装置结构简单,可保证在亮室下工作而不使胶片曝光。为与 He—Ne 脉冲激光光源匹配工作,该机还设有光电测速,转鼓速控及整个摄影过程的自动控制等电子控制装置。本文论述了有关原理以及关键部件——鼓轮的结构设计和强度计算。     

CCD相机图像自动稳光技术的研究

从CCD相机控制时序入手,探讨了两种快门时间的控制方法。整个系统由CCD相机、主控单元、同步信号产生单元、信号调理电路和监视器组成。主控单元采用嵌入式单元AVR系列的Mega16单片机,通过软件设定阈值,实现调光的闭环控制,为调光系统的设计提供了一种新的思路。     

基于PMAC的交流伺服控制系统在AOI中的应用

将基于PMAC的交流伺服控制系统应用于AOI中,用来控制摄像镜头的移动.介绍了该系统的硬件构成和工作原理,并讨论了它的程序设计.联机测试证明:此系统能够达到AOI所要求的控制精度.     

Portable device for the local three-dimensional deformation measurement using a single camera

The aim of this paper is to establish and validate a portable device for the local three dimensional deformation measurements using a single camera combined with a triangular prism mirror and two mirrors. The mirrors were utilized to convert a single camera into a stereo image system, which views a test object from two different directions and records the surface images of the test specimen on the two halves of the camera sensor in order to achieve a three-dimensional measurement. The proposed system consists of a single camera and the reflection system was integrated into a portable device to achieve a truly portable, low-cost,local three-dimensional deformation measurement, one-time calibration and easy implementation in situ. The optical design and measurement procedures to obtain the three-dimensional(3 D) deformation measurements of the proposed system were described in detail. The efficiency and precision of the proposed system were verified by measuring the displacements of a translated flat plate. As a practical application, the proposed system is used to measure the out-of-plane displacement of an aluminum circular plate with a central load. Moreover, the normal strain measurement of a plastic beam under symmetric four-point bending via an outer loading frame was also presented. The measurement results are in good accordance with the data obtained by strain gauges. The experimental results revealed that the proposed system was practicable and effective for the local three-dimensional deformation measurement. This system well-suited to both laboratory and field condition and will have significant application in the fields of engineering.     

基于Kinect的动作捕捉系统的实现

以Kinect体感摄影机为系统核心,将肢体动作、面部表情捕捉系统在开发成本、运行效果以及开发效率上取得最优平衡点。基于这一研究目的,采用3DSMAX和开放源代码的OGRE图形渲染引擎,设计并实现了基于Kinect体感摄影机与3DSMAX、OGRE结合的游戏动作、表情捕捉系统。本系统具有硬件简单、廉价、硬件配置要求低、精度高、实时预览效果直观、一人即可独立操作等特点。能够广泛应用于动画、电影制作,虚拟现实等领域。