远场激光光斑探测与图像能量分布显示

在外场试验中,远场激光光斑探测和光斑图像能量分布是试验测试难点,针对这两个问题提出了全新的光斑探测手段和图像显示方法。通过对光斑探测技术研究,根据不同的应用背景要求,提出了全新的外触发同步光斑探测控制方式,来提高对光斑图像的测量精度和激光照射器的目标指向精度。在光斑图像显示方面,通过对光斑图像处理技术研究,进一步提高对图像参数解算和光斑图像的三维能量分布显示能力,为激光照射器光束质量分析提供参考。     

远场激光光斑图像处理方法研究

常用的基于高斯光束特性的激光光斑图像处理算法,处理远场光斑图像会丢失部分能量较低的光斑数据,致使处理出的光斑能量密度低端精度不能达到0.01J/cm2的需求。为了得到更精确的远场激光光斑数据信息,提出了基于噪声特性的激光光斑图像自动阈值处理算法。该算法在分析系统噪声特性的基础上,依据3原则确定图像提取阈值进行光斑图像处理。通过试验验证了该算法既能够有效抑制系统噪声,又能够改善光斑图像的处理质量,恢复光斑图像丢失的数据信息,使光斑能量密度低端达到探测需求。结果表明,基于噪声特性的光斑图像处理算法能够有效提高远场激光光斑的处理精度,更适用于远场激光光斑图像的处理。     

激光通信成像光斑处理方法研究

本文针对目前海域条件下激光通信的难题,对海域条件下激光通信过程中成像的光斑提取方法进行了研究。依据此研究,搭建了测试平台进行实验,通过测试平台得到光斑图像,对光斑图像进行了处理,通过图像比对验证了此种方法的可行性,为激光通信海面通信光斑提取提供了一种解决方法。实验结果表明:采用本文方法在图像复原时最大误差在X方向为2.60像素,在Y方向为1.54像素。此种方法对于海域条件下的激光通信系统信标光光斑处理可达到应用所需效果。     

基于DSP红外图像伪彩色处理的研究

根据红外图像的特点,在以室温热成像系统的基础上,对红外图像伪彩色编码进行了充分研究,提出了一种新的伪彩色编码。新编伪彩色编码算法,解决了RGB三色搭配的合理性和灰度范围集中时图像的难以辨别等问题。通过合理分配TMS320VC33硬件环境下存储资源,提高了算法的运行速度,使算法在DSP环境下工作稳定、运行良好。     

飞秒激光烧蚀光斑图像的周期灰度变化分析

在不同的飞秒激光烧蚀功率下,由于核心烧蚀区被烧蚀掉的材料体积不同,使得衍生的等离子体发光强度也不同.因此,有必要研究序列烧蚀光斑图像灰度变化与烧蚀工艺之间的关系.首先,连续采集2400帧光斑图像,获得光斑图像的灰度周期变化曲线,并对曲线进行小波去噪处理;其次,分析光斑图像周期性灰度变化曲线与烧蚀加工周期间的关系;再次分...     

单能量X光图像的伪彩色化处理

基于人类自身彩色感知中心的生理和心理加工特点,针对单能量X-光行李扫描,设计和使用了一系列线性和非线性的伪彩色化技术。其中,对RGB和HIS两种彩色模型都行了探究。原始的灰度数据,图案的增强,以及基于熵分割的场景都用作所设计的各种彩色映射方案的输入。研究证明了使用彩色数据相比灰度数据的优势,也允许对彩色图进行排序并选择最优性能。     

单能量X光图像的伪彩色化处理

基于人类自身彩色感知中心的生理和心理加工特点,针对单能量X-光行李扫描,设计和使用了一系列线性和非线性的伪彩色化技术。其中,对RGB和HIS两种彩色模型都行了探究。原始的灰度数据,图案的增强,以及基于熵分割的场景都用作所设计的各种彩色映射方案的输入。研究证明了使用彩色数据相比灰度数据的优势,也允许对彩色图进行排序并选择最优性能。     

基于流域分割的医学图像伪彩色处理

当前,多数医学图像属于灰度图像,其对人眼的视觉效果不如彩色图像。为了提高图像的分辨率,根据人眼的视觉特点,采用灰度级——彩色变换方法,结合基于流域法的医学图像分割,实现灰度图像变为伪彩色图像。这里将流域分割技术与图像伪彩色处理技术结合应用在医学图像中,实验结果表明了该图像增强方法的有效性。该方法在图像的灰度范围变化时具有很好的适应性,并可突出显示出感兴趣的特定器官组织。     

飞秒激光烧蚀光斑图像灰度特征及应用分析

飞秒激光在单晶硅材料表面进行微结构烧蚀过程中,微结构的烧蚀效率与烧蚀过程的工艺参数(烧蚀功率、烧蚀速度等)密切相关。研究、揭示光斑图像特征对光斑进行精确定位和跟踪显得至关重要。据此,对烧蚀过程中衍生的等离子体光斑图像的几何特征进行分析,首先,提取序列光斑图像,研究了光斑的形态特征和灰度的分布情况;其次,对光斑图像进行质心和中心提取,利用中心到质心的指向判断其烧蚀加工方向;最后,以此为基础,选取同一加工方向的光斑进行叠加,对光晕部分有效剔除,使光斑的灰度呈各向异性对称,即光斑灰度由中心到四周逐步均匀递减,其中心和质心基本重合。能有效提高对烧蚀光斑的定位和跟踪精度,对烧蚀速度的研究有着深远意义。     

基于光斑与图像特征的激光干扰效果评价方法

提出了一种基于光斑与图像特征的激光干扰效果评 估方法。用激光光斑中心相对于目标中心的距离反 映光斑的分布特征变化;用图像稀疏表示特征矩阵的变化情况来反映干扰前后图像的全局特 征变化;用图像边缘清 晰度的变化情况反映干扰前后图像的局部特征变化;综合干扰前后图像中的光斑与图像特 征的变化来评估激光干 扰效果。激光干扰实验结果表明,与传统的评估方法均方误差(MSE)和图像结 构相似度(SSIM)相比,提出的基于光斑与图像特征的评估方法对 不同激光功率、不同照射位置和不同背景强度下的干扰图像都给出了合理的评估结果,能够 克服背景强度不一致和 光斑位置变化对评估结果的影响,实现了对激光干扰效果客观、准确的评价。     

激光光斑的图像处理及边缘检测的改进

为了更精准地检测激光光斑中心位置与半径,用Matlab对采集到的激光光斑图像进行仿真对比实验,根据每一步图像处理结果分析,选出最理想的方案进行图像后续处理。最后根据光斑边缘检测的效果,用LabVIEW做出曲线拟合与图像边界的认定,解决了圆拟合算法对二值化后的光斑图像边缘认定不准,半径计算不够精确等关键问题。实验结果表明改进后的中心定位法,切实可行,对激光发射机光斑半径及其他参数的检测提供了一种更为精确的手段。     

基于虚拟仪器的激光光斑的识别图像处理系统

对虚拟仪器开发平台(LabVIEW)和图像处理软件(IMAQVision)进行了简单的概述,并论述了基于LabVIEW IMAQVision软件平台的图像采集处理系统的一般结构,最后设计了用于光电检测中激光光斑的识别图像处理系统。     

Anisotropic processing of laser speckle images improves spatiotemporal resolution

Laser speckle contrast imaging (LSCI) is a full field optical imaging technique, capable of imaging blood flow without the introduction of any exogenous dyes. Spatial and temporal resolution in LSCI images depend on how pixels are chosen from the raw image stack for contrast processing. However, all processing schemes are based on isotropic treatment of the spatial neighborhood about each pixel, restricting further improvement in spatiotemporal resolution and image quality. We present a novel spatiotemporal processing scheme for LSCI where the spatial neighborhood is anisotropic, that is, restricted along a specific direction that matches direction of blood flow. The technique allows for a significant increase in temporal resolution, from conventionally used 40 or 80 frames to just three frames; while simultaneously achieving 23% and 47% higher signal-to-noise ratios over concurrent spatiotemporal schemes, when imaging rapid and slow functional changes in blood flow, respectively. We present the concept, justification, and performance evaluation of the novel scheme and demonstrate its suitability for imaging rapid changes in blood flow. Anisotropic LSCI was able to monitor the heart rate associated fluctuations in intravascular blood flow and showed them to be as high as 28% of the mean.     

激光光斑整形算法

为了消除红外激光光斑图像中的后向散射现象或使光斑的灰度分布更加均匀以便于观测,提出了一种基于光斑重心的后向散射抑制算法和一种激光光斑灰度值补偿的算法。基于光斑重心的后向散射抑制算法是在提取光斑重心位置的基础上,确定光斑的半径,最后通过设定的阈值决定图像的灰度值。光斑灰度值补偿算法要在确定光斑边缘点的基础上,计算出光斑中心,再通过光斑的区域能量来修正中心位置并确定光斑半径,最后以光斑中心和半径来矫正光斑区域图像的灰度值。给出两种算法的实验结果及分析,研究证明算法可以基本全部去除光斑图像中的后向散射现象,较好的修正光斑区域的灰度值分布情况,经算法处理后的图像适合应用于进一步的工程实验分析中或是进行实时图像观测。     

基于CCD图像处理的双波长激光聚焦点定位方法

随着光纤耦合激光器的应用需求不断增大,对光纤与激光器的耦合效率要求也随之增大。不同波长激光的聚焦点位置存在差异,激光聚焦点位置是影响耦合效率的重要因素之一,对激光聚焦点的精准定位具有一定的实用性。设计一个聚焦组合透镜组聚焦激光器光束,采用CCD相机采集激光聚焦点焦前、焦后位置图像,通过MATLAB软件处理采集的图像,圆拟合光斑并计算光斑直径,直径最小位置即是聚焦点位置.结果表明,不同波长激光聚焦点位置不同且焦距相对误差分别为0.59%和0.73%,测量的焦点位置和大小均可精确到0.001 mm。该方法设计简单,具有自动性和精确性,对不可见激光聚焦位置的判断更显优越.     

Fe-Ni恒弹合金激光冲击力学性能异化现象研究

为了研究激光冲击金属材料后,光斑中心区域材料力学性能异化现象,采用钕玻璃脉冲激光器产生的高能脉冲激光冲击强化型Fe-Ni恒弹合金(Ni42CrTiAl)材料。冲击后采用X射线应力仪对恒弹合金试样冲击区域表面进行了X射线衍射分析,测试了冲击区域残余应力分布情况。结果表明,在试样冲击区域产生了很高的残余压应力,且在光斑中心区域,残余应力值要略小于中心周围区域,出现了力学性能反弹现象。采用有限元模拟软件对冲击试验进行有限元模拟,进一步研究冲击诱导的残余应力分布情况;得到冲击区域有很高的残余压应力分布,且光斑中心区域的残余应力值小于其周围区域,模拟结果与测量结果一致。从冲击波运动、反射与逆向作用角度,探索了冲击区域中心出现的材料力学性能反弹现象的形成机理。这一结果对优化激光冲击强化过程和激光参量的选择是有帮助的。     

适用于激光合成器的激光光斑中心检测

为了在工程中合成能量高的激光光束,需对激光合成器中的多路高功率激光光斑中心进行实时准确检测。针对采集到的激光合成器中激光光斑的大面阵大目标等特点,提出用两步检测法对激光光斑中心进行检测。通过对现有激光光斑中心两步检测法的分析比较以及通过计算机仿真和实验验证来获得一种适用于激光合成器的激光光斑中心检测的算法。研究结果表明现有的激光光斑中心两步检测算法大多针对小面阵小目标低功率且多为理想光斑的情形,而采用本文提出的算法可以分别针对激光合成器中采集到的饱和光斑和非饱和光斑做实时准确的检测,具有工程实用价值。     

全向激光探测系统中光斑精确定位方法研究

介绍了全向激光探测系统的成像特点,引入了两种亚像素激光光斑中心定位算法——灰度重心法和椭圆拟合法,并对两种算法进行了理论分析和实验验证,得到了不同光斑大小下光斑定位坐标均值和标准差数据,数据显示:灰度重心法和椭圆拟合法分别在光斑较小和较大时具有较高的定位精度。鉴于此,为提高系统定位精度,提出针对不同大小光斑分别使用灰度重心法和椭圆拟合法的综合定位方法,由实验数据可知,综合方法可以保证定位精度在0.15个像素以下,这有助于后续对激光源精确定向工作的开展。     

激光定距引信远场光斑的压缩整形

针对激光定距引信的小型化激光发射系统远场光斑过大、探测距离偏近的问题展开研究。利用几何光学原理对激光定距引信的发射光学系统进行设计,采用非球面透镜与变形棱镜组合实现引信远场光斑的压缩整形,并通过ZEMAX 光学软件仿真优化和光斑试验。仿真试验结果表明,发射光束经过光学系统后,500m处的激光光斑直径被压缩到10 mm 且呈圆对称形状,准直效果显著优于柱透镜光学系统,使原有小型化、低功耗的激光定距引信探测距离明显增大。     

铝合金激光点焊工艺特性研究

以LF6铝合金作为实验材料,采用搭接的方式进行激光点焊实验,研究了激光功率、点焊持续时间对点焊过程和焊点尺寸的影响规律.实验结果表明:激光功率较低时,形成的焊点尺寸有较大差异,点焊过程受工件表面状态的影响而存在不稳定性;激光功率较大时,容易引起等离子体的膨胀,导致到达工件表面的能量大大减低.激光功率主要影响焊点的熔透状...