基于激光投射视觉处理的水下测距技术研究

针对深海探测与取样设备的实际应用需求,研究了一种基于图像视觉处理的水下测距技术与系统。系统利用围成等边三角形的蓝绿激光发射器作为光源投射到海底平面,摄像机对投射图像进行采集;利用张正友标定法获取摄像机参数,根据海底平面的倾斜状况构建了理想成像模型和实际成像模型两种数学计算模型,对图像进行灰度处理、阈值处理和形态学处理后计算出摄像机平面与海底平面之间的距离。最后,对搭建的水下测距系统进行了实验室测试,测试结果验证了系统在水下短距离测距应用中的可行性。     

室内CCD立靶光源能量分布均匀性分析

针对室内CCD立靶测试中对背景光源的光强度和均匀性需求,分析普通二极管和贴片灯珠的发光特性,并以贴片灯珠作为最小发光单元建立了三角形布阵模型,通过数学原理推导出了光源阵列的光能量强度分布函数,分析计算出光源结构参数.试验结果表明,采用本设计的光源提高了背景光成像的均匀性,在室内立靶测试中很大程度的提高了目标与背景的对比度,保证了对目标中心像素坐标提取的可靠性和精度,使得系统测量精度优于10mm.     

基于CCD的数字光处理光源特性测量

针对数字光处理(DLP)投影机所用光源，提出了基于光阑小孔成像和CCD相机的光源色度坐标和亮度分布测量方法，建立了相应的光源测试系统.分析了DLP光源的结构及其对锥形光束的影响，并对测试系统中的CCD进行了光谱响应曲线测试和三基色校正，以得到准确的颜色测量值.测试结果表明，绝大多数DLP光源的色度坐标与D65光源接近，而光源的亮度分布特性对最终DLP投影画面的成像质量有很大的影响，并可用几何中心与亮度中心之间的偏差来表示.     

国防科技工业知识产权

自动变光遮光水下焊接摄像机专利号:200810240974.1专利权人:北京石油化工学院、上海核工程研究设计院、上海交大海科(集团)有限公司简介:本发明涉及一种自动变光遮光水下焊接摄像机,主要由耐高温观察窗(1)、内置冷光灯阵(2)、连接板(3)、耐压密封壳体(4)、后端盖(5)、水密插头(6)、CCD摄像机(7)、自动光圈     

采用AMMDFM方法对水下微光图像进行增强处理

论述了水下低照度条件下微光成像过程及其特点．提出像增强器电噪声和光学噪声是导致成像质量恶化的主要原因．设计了一种针对水下微光电视图像增强的新的处理方案。在用帧积分法消除像荧光屏的低通特性、光源电压纹波造成增强器光学噪声的基础上．用提出的多模型数据融合方法（AMMDFM）。达到突出景物边缘、改善图像对比度的目的．     

可用于光声成像的新型纳米材料研究进展

光声成像是通过成像材料将激光能量在热弹效应作用下转化为超声能量,再通过广谱超声检测器检测超声信号并将其转变为图像信息的一种新型成像技术,同时具备荧光成像以及超声成像的优点.本文就基于近红外染料纳米材料、碳基纳米材料、无机纳米材料、共轭高分子纳米材料、光声增强型复合纳米材料以及金属纳米材料作为造影剂在光声成像中的应用进行综述.     

智能引线键合机对准搜索原理及其实现

1 系统的组成和工作原理采用投影仪的闭环全自动引线键合机由三层工作台、劈刀、光源、光接收器、电机及驱动电路,微机及接口等部分组成. 系统主工作原理: 1.先将工作台、劈刀等工作机构调零.     

激光线宽对光纤受激布里渊散射阈值的影响

理论分析了线宽对受激布里渊散射阈值的影响,使用噪声信号直接调制分布反馈半导体激光器构成可调线宽激光光源,搭建了受激布里渊散射阈值测量系统.结果表明,可调线宽激光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似,光谱与分布反馈半导体激光器输出光的光谱相比明显展宽.当可调线宽激光光源使用400 m V噪声信号进行调制时,长度为900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为616 m W,与使用DFB激光器测量的106 m W阈值相比,提高了7.6 d B.因此,可调线宽激光光源可以提高光纤的受激布里渊散射阈值,增加长距离光纤通信和光载电能传输系统中的光功率.     

小畸变针孔广角镜头的设计

针孔摄像机广泛应用于图像监视领域,随着镜头视场角的增大,成像范围增大,图像会产生形变,畸变难以校正。为了控制摄像机的系统畸变并且提高其成像质量,提出了基本结构采取物镜后接转像系统的光学系统,其工作距离为10米,全视场角为100°,相对孔径为1/2,入瞳在光学系统最外侧,焦距为1.67mm,接收器为1/4英寸CCD。优化后全视场畸变小于2%,在200lp/mm空间频率处的MTF值都大于0.3。系统很好的校正了球差、色差和场曲。实现了大视场小畸变的光学特性,适合隐蔽监控场合。     

光学成像技术在某工程大口径钻孔中的应用

相对小口径钻孔,对大口径钻孔进行全孔壁光学成像存在困难.为了对大口径钻孔进行全孔壁光学成像,分别设计了干孔和水下两种方案.干孔方案采用数码相机对孔壁进行分幅采集,水下方案采用全景成像系统全孔壁一次成像.分别从方案设计、仪器设备设计及实现等方面阐述了将光学成像技术拓展应用到大口径钻孔中,最终实现了对全孔壁的光学成像.成像效果清晰,满足工程要求,为工程勘察提供了技术支持.     

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.     

Restoring Polarization Angle Map for High-Fidelity Underwater Imaging

Obtaining polarization information enables researchers to enhance underwater imaging quality by removing backscattering effect and to distinguish targets of different materials. However, due to the simplified assumption of unpolarized target light, most of the existing underwater polarimetric methods lose part of the polarization information, resulting in degraded imaging quality. In this work, a novel underwater polarimetric method is reported, which obtains the angle of polarization (AOP) map to improve imaging quality. Specifically, the Stokes vectors were exploited to remove the backscattering effect by obtaining two pairs of orthogonal polarization sub-images of the underwater scene. The target reflected light and the angle between the polarization directions of the target reflected light and the backscattered light were computed through the two groups of the orthogonal polarized sub-images. The AOP map of the target light could be derived from the Stokes vectors. Then, the transmission map of the target light was estimated by using the non-local color priorly combined with the properties of light propagating underwater. Experiments show that the reported technique enables distinguishing different targets when the colors are similar. The quantitative metrics validate that the reported technique produces state-of-the-art performance for underwater imaging.     

Short-working-distance optical imaging system and method for surface detection of underwater structures

In the surface imaging of underwater structures, long working distance will reduce image quality due to the turbidity of water. To acquire high definition and large field of view (FOV) images for surface detection, a short-working-distance underwater imaging system is proposed based on camera array. A multi-view calibration and rectification method is developed. A look-up table (LUT) method and a multi-resolution spline (MRS) method are applied to stitch array images real-time and seamlessly. Experiments both in the air and in the water are conducted. Strength and weakness of the LUT and MRS methods are discussed. Based on the results, the effectiveness in surface detection of underwater structures is verified.     

激光在海水界面上的传输特性分析

利用海-空界面的数学模型,对海面激光束的漂移和扩散作用进行分析.水下激光通信系统的光学信道是由大气、空-海界面和海-空界面以及海水组成;激光由海-空界面和空-海界面分别进行上下行传输.由于上下行信道的传输特性并非是简单可逆的,必须从两个不同的方面来分析激光在海水界面上的传输问题.通常海水界面不是平静的水平面,容易受到风力或其他外力的影响,产生随机起伏,降低接收光功率,由此提高了对接收机的要求.光在不同介质中的传播特性不同,大气和海水折射率的差别是影响激光传输的决定性因素.通过激光在空-海界面上的传输情况,建立海水→大气界面的数学模型,着重在理论上分析激光束在上行信道上通过海面的扩散和漂移规律.     

LDPC码在水下语音通信中的性能

在水下数字语音通信中,由于水下信道固有噪声的影响,在接收端必然会产生一定的误码。为了减少误码,实现水下语音信号的可靠传输,本文提出将低密度校验码(LDPC)这种接近香农极限的信道编码技术应用于水下语音通信。根据语音编码的特点,选用(1152,576)、行重为6、列重为3、码率为1/2的LDPC码,并将其与典型的码率为1/2的(2,1,8)卷积码进行比较。试验结果表明,采用本文提出的水下语音通信系统,在信噪比大于1.5dB时都可以实现可靠的语音通信,比传统的卷积码减少了1.0dB。     

光在大气和海水信道中传输的能量衰减计算

考虑自然光和海水浮游生物等产生的背景辐射以及云层、大气/海水界面和海水等介质的光辐射透过率,利用星载激光对潜通信能量方程估算了潜艇接收信号能量衰减大约可达-112~-140 dB.利用Monte Carlo方法计算星载激光对潜通信水下接收光斑分布状况,选择63%光斑半径作为接收平面半径,不考虑光在传输过程中介质的吸收效应,计算了不同卫星高度和发射角.近海岸海域水下200 m和深海海域水下300 m接收信号衰减,信号能量衰减可达84 dB.由于未考虑吸收效应和光斑大小选择的原因,仿真计算结果稍小于理论估算.     

水声传感网中节省能量的寻路机制

提出了水声传感网中能量有效的路由方案.结合水声信道的特点对水下传感网中的能耗因素进行分析,得出给定源宿节点之间的距离时路径消耗总能量与中继节点数的关系.对定向扩散协议进行改进,在初始化阶段根据汇聚节点和邻居节点的地理信息,求出源节点到目的节点的理想的最优能量路径.仿真结果证明,该方案能减少洪泛, 只需选择1条较优路径, 有效地节省了能量.     

带辅助反光镜的实时测光系统及其分析计算

带辅助反光镜的实时测光系统是一种与实际曝光条件无时间差,且空间位置上又非常接近的测光系统,在一般低照度时仍保持很高测光精度。本文较详细地分析了一种特殊用途照相机使用的高精度实时测光系统,对系统光能量计算作了详细,并给出了结论。     

水下专用成像物镜的设计

随着水下摄影的广泛运用,对大视场大相对孔径的成像物镜的需求也显得极其迫切,而目前国内外报道的水下成像物镜还不具备此特点。因此本文分析了大视场大相对孔径水下专用水下成像物镜的设计特点,运用ZEMAX软件进行模拟优化,得到了相对孔径为1/1.6,水下全视场72°,焦距8.96mm,光谱响应范围436～656nm,采用平行水密壳窗的水下专用摄影物镜。全视场MTF在空间频率46 lp/mm时高于0.3,在半径为10.8μm的圆内,能量集中度为80%,全视场畸变小于2%。能够满足深水微光摄影物镜对大视场、大相对孔径的需求。