数字微镜器件的时空特性

数字微镜器件是一种新型的微电子、微机械、微光学集成器件，可广泛的用于大屏幕投影显示。实际上，数字微镜器件作为一种新型的空间光调制器，在光学信息处理和结构照明型三维传感中也具有广泛的应用前景。本文介绍了数字微镜器件和数字光处理器的基本原理，分析这种器件的时间空间特征，讨论了这种时空特性对结构照明型三维传感应用的影响。本文还给出了反映这种时空特性的实验结果。     

复合相位测量轮廓术研究

最近提出了一种只投影一幅复合光栅就可测量物体三维面形的复合相位测量轮廓术（CPMP）,其中复合光栅是由四个不同频率的载频分别调制与其方向垂直的四帧相移条纹并叠加形成的。本文对CPMP在理论及实验上进行了进一步的研究,并将之与相位测量轮廓术（PMP）进行了比较分析。结果表明对于高度连续变化的物体的动态测量,CPMP具有较大的应用前景。这对于复合相位测量轮廓术的进一步应用具有实际指导意义。     

数码相机调焦误差对相位测量轮廓术的影响

给出了数码相机对同一光栅条纹进行多次再调焦拍摄的实验结果，对调焦误差引起的相位测量误差进行了统计分析和数值模拟，给出了相位测量误差和调焦误差之间的解析表达式，并对调焦误差引起相位误差的一些影响因素进行了讨论。数值模拟与理论分析的结果一致。最后，提出了减小或避免这一误差的办法。     

复合光栅投影的相位测量轮廓术

本文提出一种利用复合光栅进行相位测量轮廓术的方法,将三个有一定相移的条纹合成一个彩色光栅,用此光栅进行投影完成相位测量轮廓术.该方法具有单帧测量、无相移误差的优点.文中给出了理论分析和计算机模拟.     

相位测量轮廓术中投影条纹畸变的研究

在传统的采用发散照明的相位测量轮廓术中,为了准确得到被测物体的高度分布,测量前必须将参考平面坐标与相位分布之间的映射关系计算出来并以数据表的形式存储在计算机中备用。文中研究改进了投影条纹的分布,使投影到参考面上的条纹满足周期性分布,参考面上的相位分布是坐标的线性函数,无须提前将参考面坐标与相位分布的映射关系计算好并储存于计算机中,提高了测量精度,简化了实验装置。实验表明所提出方法的可行性与有效性。     

采用虚拟标准平面标定相位测量轮廓术系统

为了标定相位测量轮廓术系统中相位-高度映射关系,引入了虚拟标准平面。基于投影是摄像的逆过程这一事实,从摄像机模型出发,使用统一的数学模型和平面靶标来标定出摄像机和投影仪的内部、外部参量。再由双目视觉中的立体标定方法得出测量系统的几何结构。最后根据标定得到的参量,在测量体积内设置参考平面并计算得出参考平面及不同高度上平行于参考平面的各标准平面上的相位分布。利用最小二乘法求解相位-高度映射方程系数。实验测量的标准差达到0.046mm。对间距为1.00mm的台阶模型进行测量,实际测得间距为0.99mm。结果表明,该方法可行,简化了相位测量轮廓术系统标定过程。     

相位测量轮廓术中探测器非线性误差的分析

在相位测量轮廓术（PMP）中，探测器的非线性响应是导致测量误差的重要因素，本文对该误差进行了理论分析和计算机模拟，比较了各种相移算法对这一误差的抑制能力，数值模拟与理论分析的结果一致。本文可为实际应用中合理地选择算法提供理论依据。     

一种抑制相位测量轮廓术数字化误差的方法

在采用数字光投影仪(DLP)的相位测量轮廓术(PMP)系统中,DLP投射的光栅信号实质上是对正弦模拟光栅信号的数字化,数字化过程不可避免地影响PMP的精度,本文提出一种通过连续相移多周期的相位测量来抑制数字化过程引起的误差的新方法.实验结果表明,该方法对各种相移步数的PMP均有抑制数字化误差的能力,特别在五步相移轮廓术采用三周期相移时数字化误差抑制能力最佳.     

位测量轮廓术中相位-高度映射系统标定的研究现状

相位测量轮廓术在物体三维重建与检测技术中有着广泛的应用,其三维重建过程可分为3个部分:结构光栅的产生和投影,相位提取与相位展开和相位-高度映射系统标定.相位-高度映射系统标定对三维重建精度起到决定性的作用.因此,相位-高度映射系统标定成为相位测量轮廓术三维重建研究中的热门课题.本文对三维重建和相位测量轮廓术的基本原理做简要介绍,然后详细介绍相位-高度映射系统标定的研究现状.     

基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计

针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计,直接用于红外波段会遇到问题,提出了一种远心投影光学引擎架构,包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构,并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.     

数字合成全息系统中空间光调制器DMD的研究

研究了数字合成全息系统(DSHS)中数字微反射器(DMD)的光学反射衍射混合的性质,解释了入射光入射角度任意性而不必拘泥于20°的原因,对DMD反射衍射混合成像的特性从其微结构角度进行了分析,特别注意了微反射镜的镜轴方向对图像成像区域和图像灰度的影响。针对DMD的性质设计了实验并得出了结果,用DMD作空间光调制器(SLM)实现了DSHS的设计。     

基于DMD高分辨率激光直写系统设计与实现

提出了利用数字微反射镜(DMD)实现高分辨率高速度光刻图像的方法,通过对激光直写系统Holomaker-Ⅲ-B光路的改装,将DMD代替原来的方孔作为光调制器,把DMD上的图像成像在光刻胶板上,得到一个缩小倍率的高质量的任意光斑图形.此系统分辨率能够达到6000DPI,能够制作出高质量的光变图像,例如2D图像,2D/3D图像,3D图像以及各种精密的微刻图像和文字,并给出了实验结果.     

基于AVR单片机与FPGA的低频数字式相位测量仪

提出了以AVR ATmega128单片机和Altera公司的Cyclone系列EP1C3T100为核心的系统设计方案。分析了数字式低频相位测量仪的测量原理和测量误差及其消除的方法。利用单片机强劲的运算、控制功能和FPGA运算速度快、资源丰富的特点。主要介绍了系统的软硬件设计。实践表明,此方案设计的相位仪对低频正弦波信号实现精确测频和测相位差,具有处理速度快、稳定可靠、精度高等优点。     

DMD衍射特性及其在红外场景仿真中的应用

为了提高基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统输出图像对比度,分析了DMD的结构及工作原理,利用其类似闪耀光栅的结构特点,建立仿真模型.利用傅里叶光学分析其衍射特性,并用MATLAB进行仿真.当单色平行光入射,通过改变输入光波波长,分析衍射光强分布变化,得出入射光波波长与微镜片越相近,衍射效果越显著;通过改变入射角,分析衍射光强变化,得出在一定范围内改变入射角,衍射光强发生偏移,对输出图像影响发生变化.在红外场景仿真系统中,可以通过改变光源入射角提高输出图像的的对比度.     

单DMD彩色视频显示系统的颜色控制

对单DMD彩色视频显示系统中的颜色控制方法及其实现进行了深入研究。在简要分析三种DMD投影系统及空间灰度调制法、时间灰度调制法优缺点的基础上,提出了一种单DMD彩色视频显示系统方案,并着重分析了基于脉冲选通灰度调制的颜色控制方法:将帧周期均分为R、G、B时间段,并将各时间段等比例划分为各个位时间段,依据相应颜色分量灰度值控制DMD微镜的状态。由于DMD接收的是视频图像各像素的位平面数据,对图像灰度值到位平面数据的格式转换进行了详细分析。最后,依据DMD工作特点,给出了DMD操作控制时序。整个方案切实可行,可为系统实现提供理论依据。     

用数字微反射镜器件合成体视全息图拍摄系统

本文介绍了数字微反射镜器件（DMD）的工作原理和使用DMD的合成体视动态全息图拍摄系统。本系统采用计算机图形输入和处理技术,以在DMD上分别产生的数十幅分立时间序列的物体的不同角度图像制做出有体视效果的动态全息图。