一种采用面阵彩色CCD及视频信号接口的光谱仪

介绍了一种使用面阵彩色ＣＣＤ 摄像机和体全息光栅设计的小型光谱仪。该光谱仪使用普通模拟视频信号输出格式,经过带有视频输入接口的计算机显示卡采集信号并实现图像信号的数字化,利用面阵彩色ＣＣＤ的二维图像特点采用软件去除背景噪声,在达到使用分辨率和精度要求的前提下降低了对ＣＣＤ 器件性能的要求。从而降低了整机的造价。利用特别设计的局部缩放机构和ＣＣＤ采集的色彩信息实现了对全光谱的频段细分,在有效像素数不变的情况下提高了系统的物理分辨率。     

双色热图像信号的电子学处理及图像融合

利用ＢＳＴ非致冷焦平面探测器在２～１４μｍ的光谱响应的特性,可实现双色热成像系统。介绍双色热图的电子学处理及图像融合的部分电路构成及工作原理,电路由信号采焦（０视频信号Ａ／Ｄ化）、图像帧存储、主处理计算机及由可编程逻辑器件的控制与处理电路构成。     

基于立体像素匹配的图像重构技术研究

为了解决目前全景成像技术中分辨率低的问题,提出了一种新的基于3D场景立体像素光线映射的全景图像计算机重构技术.在全景成像技术中,3D场景的每个立体像素点经全景成像系统的编码系统分别映射在一定区域的多个体元素图像的不同像素点上.在计算机重构全景图像时,根据逆光学路径原理,提出了从立体像素映射到的体元素图像区域中提取对应立体像素的多个2D像素点来重构全景图像,使重构的全景图像最大分辨率可达到传统成像方法图像分辨率的N倍（N为映射区域面积）.提出的立体像素的匹配技术大大提高了重构的计算机全景图像分辨率.     

基于图像处理技术的钢管内直径及内表面检测

提出一种新的检测钢管内表面质量和内直径的方法。该方法采用高分辨率面阵CCD成像，通过图像采集卡采集图像，送到计算机中，再通过自己开发的软件进行图像处理，可以有效地检测钢管内表面的各种缺陷及钢管内直径。采用像素细分技术，测量精度可达0．05mm。     

用CCD分析光源的辐射光谱

本文介绍了利用光电图象技术对光源光谱进行分析的工作。利用ＣＣＤ线阵器件和计算机，我们获得了黑体、灰体及单色光源的光谱特性以及有关数据。     

对称楔形干涉高光谱成像的光谱复原方法

干涉型高光谱成像技术可以探测目标的空间信息以及光谱特性,在生物医学、材料分析、食品安全和文物考古等领域发挥着重要作用。基于对称楔形干涉腔的高光谱成像方法为光谱探测提供了一种新的技术途径,通过分析系统的干涉原理和工作方式,研究其光谱复原方法。提出干涉图像的校正补偿算法,较好地消除了像面暗斑对光谱复原的影响。针对系统整体推扫的工作方式,研究了基于局部相位相关的快速亚像素图像配准算法,能准确提取目标点干涉数据。对系统光谱传递矩阵进行讨论,提出基于矩阵反演的光谱复原方法。研制原理样机,对场景目标进行光谱成像实验,得到了初步的复原结果。     

基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构

衍射成像光谱仪探测到的高光谱数据需要进行计算与反演才可以得到成像光谱数据,本文对衍射成像光谱仪的成像过程及数据误差产生的原理从空间维和光谱维两方面进行了分析,并针对其光谱重构过程中系统点扩散函数标准差较大时重构结果清晰度较低、存在振铃等问题,提出了基于改进维纳逆滤波的光谱数据重构算法,该方法在分析衍射成像光谱仪数据特点与误差的基础上,将每一次维纳逆滤波的重构结果视为新的模糊图像,利用成像过程及维纳逆滤波的基本原理确定新的模糊图像对应的点扩散函数,反复进行维纳逆滤波达到提高图像清晰度的效果,再根据图像自身的空间和光谱特征分布,进行自适应性的噪声去除.利用模拟的衍射成像光谱数据进行验证,在系统点扩散函数的标准差为2.5的情况下,能得到无振铃的重构结果,且与传统维纳逆滤波法的重构结果进行比较,清晰度、细节能力等指标均有所提高,满足了衍射成像光谱数据应用需求.     

单相机离焦法测量粒子三维运动轨迹

本文提出一种测量空间粒子三维运动轨迹的新方法。该方法是当利用双孔透镜成像时,单点粒子在离焦光学成像系统中会形成包含粒子空间信息的两点像,根据粒子像在像平面上的位置和间距可以获取空间粒子的三维空间位置。本文用单点发光体模拟单点粒子,用ＣＣＤ摄像机连续摄取粒子的瞬时空间运动图像,用计算机对获得的图像进行处理,可以得到粒子三维运动轨迹。这种方法可以应用于三维流场的流动显示研究     

基于CCD的乳腺X线摄影图像预处理方法的研究

为提高由闪烁屏到CCD的光耦合效率,减小大相对孔径和近距离成像造成CCD图像严重失真,提出一种有效补偿图像失真的预处理方法。该方法根据物像共轭关系将物面划分为与图像传感器像素相对应的许多微小物元,应用蒙特卡罗方法模拟从每一物元发出的光在像面上形成的光分布,即点扩散函数。由所有物元的点扩散函数构成一个点扩散数组,数组的每一行对应一个物元的点扩散函数。基于该点扩散数组建立描述像元与物元关系的线性方程组,解线性方程组可得到接近实物的图像。用实际光学系统的计算结果验证了该方法的有效性。     

星载痕量气体差分吸收光谱仪非均匀性校正研究

星载痕量气体差分吸收光谱仪是一种大视场天底观测方式的成像光谱仪,采用面阵CCD探测器。在成像光谱仪空间维的每列探测像元存在响应非均匀性,会在观测的遥感数据中引入仪器相关的高频光谱结构。星载痕量气体差分吸收光谱仪的像元响应非均匀性的校正需要考虑两个因素：光谱弯曲效应和大视场。基于此,提出来一种像元响应非均匀性校正方法。结果表明,光谱图像的光谱弯曲和像元响应的非均匀性得到了有效的校正,去除了光谱图像中的高频光谱结构。     

视频判读系统分析

本文就光电测量提出了以CCD进行视频捕获,将获得的视频图象通过采集卡滤波、A/D转换为数字图象,存储在计算机内存中,根据具体要求选择相应的算法,由计算机对其进行分析处理.     

基于液晶局部选通系统的硬件算法的研究

鉴于CCD相机在强光照射时会产生光晕,CCD敏感面像素之间互相影响,进而导致成像模糊不清,提出一种克服光晕现象的像质增强算法.利用HTPS(高温聚硅)液晶具有可实时控制各像素光透过率的特性,使液晶和主CCD由光纤光锥进行像素一对一耦合.用Cyclone II芯片作为图像处理单元,测光CCD采集图像信息,控制液晶改善图像质量.实验结果表明,该系统能够精确控制HTPS液晶上每个像素的透过率,使CCD相机能在强光下正常成像,其灰度分辨能力提高了1倍,从而提高了图像的清晰度.     

高速RS422总线数字视频采集系统

介绍了一种基于RS422数字接口的PCI总线的单通道数字视频采集系统,可实现30帧/s的1024×1024像元10bit的数字视频采集。系统的核心技术是利用高速数据采集卡进行实时数字图像信号采集,并持续的将采集来的信号数据记录到计算机硬盘上。采集部分可用于PCI总线的视频系统或独立的视频设备中。     

An eye behavior measuring device for VR system

This work presents an eye-tracking and pupil size-measuring device that interfaces with a computer for applications useful in psychometry, ophthalmology, physiology and virtual reality (VR) systems. This system utilizes a change-coupled device (CCD) camera, appropriate lenses, PC with frame grabber and a DSP unit with various types of VR equipment, i.e., HMD, simulator or LCD projection device. The digital signal processing unit is used to calculate the average brightness and contrast of the VR video image. A CCD camera with various attachments can be mounted on various VR systems to capture the human eye image for testing. An image capture card and a personal computer are used to analyze the test image. From the eye digital image, the computer obtains data on the pupil size and a trace of the tested eye. A pattern recognition computer program and five measurement parameters are used to distinguish the position of the pupil, calculate the pupil location coordinate and analyze the physical conditions of the user. These data can be plotted against the average brightness and contrast of the VR video image in real time. This information is shown on the screen of a personal computer and used for cross-link analysis. This eye-tracking interface can determine the position of a subject's pupil and map that position into a display point on a computer screen. The pupil size and location data versus the average brightness and contrast of a VR video image are computed in real time.     

全塑料光学生命探测仪关键技术研究

制作了单丝直径为250 μm、像素数为4096、长度为15 m的塑料光纤传像束. 研究表明: 原始图像经过该15 m长的光纤传像束后, 仍有25%保留, 完全可以满足图像目视观察或CCD图像采集的需要. 以此光纤传像束为核心部件, 分别设计、制作了目视式生命探测仪样机, 以及与CCD、图像采集卡、笔记本电脑一体化的智能型光学生命探测仪样机. 最后, 演示了该系统对被困人员搜救的有效性. 此系统不但可用于地震、矿难等场合被埋人员的搜索, 也可用于高压强电磁干扰环境、保密部门、易燃易爆等特殊场合的视频监视.     

基于微光像增强器的偏振成像系统设计与实验

为验证用微光像增强器实现偏振成像的可行性,根据偏振成像原理,设计了基于分时型偏振成像技术的微光偏振检偏器。选用三代像增强器和高动态范围数字CCD,设计了相应大口径成像物镜和中继光学耦合透镜,获得了高透过率、高调制函数（MTF）的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡,编写了相应图像处理软件,实现了实验室和野外微光条件下的人造目标和自然景物的偏振探测成像。结果表明,原始图像中目标与背景对比度之比为1.35,基于微光像增强器的偏振成像系统的目标与背景对比度之比为2.35,微光偏振成像能够提高夜间环境下人造目标和自然背景的对比度。     

CCD多功能实验仪的设计与应用

介绍了CCD多功能实验仪的设计及其在大学物理实验中的应用．该实验仪主要由光路、硬件电路和软件3 部分组成．光路将待测物理量转化成相应的光信号,再经过硬件电路和软件的一系列处理转换成离散的电压信号,并在计算机上以图形方式显示结果．该测量系统可以完成多个与CCD光电技术相关的实验．     

TDI CCD成像系统的研究

采用IL E2TDICCD作为传感器 ,与计算机构成了成像系统 ,并在计算机CRT上显示出图像。解决了CCD的时序电路及功率驱动电路设计问题。采用相关双采样技术滤除CCD输出信号复位噪声 ,提高了视频信号的信噪比。CCD的数据传送速度达到 10MHz ,行扫描速度达到 3.5kHz。     

用基于DSP的线阵CCD实现二维图像信号采集的系统设计

对光电转换系统，尤其是采集信号的后处理进行了研究。介绍了在光电精密数据采集处理中通过DSP用硬件实现对CCD信号的采集和处理过程。给出了对CCD信号进行边缘识别的微分算法和将线阵CCD信号进行组合，恢复出二维图像信号的算法。同时还给出了详细的硬件处理电路。重点介绍了DSP与FIFO的数据传输、DSP与USB的接口电路。解决了一般情况下系统无法做到的用线阵CCD实现二维图像信号复原的问题。通过实验，证明了该方法的有效性。线阵CCD信号是以若干线段的形式存在的，特别适用于激光雕刻机图像采集系统，应用前景广阔。     

基于场景坏点检测的面阵CCD暗电流估计方法

利用CCD中的部分坏点作为温度敏感器,提取CCD温度估计值,建立温度估计值与暗电流的函数模型,并结合均值滤波的方法,在真实场景图像中提取CCD温度估计值,实现了面阵CCD的暗电流估计。在方法分析的基础上,以真实的暗电流数据为基准参考,对暗电流的估计结果进行了比对实验。实验结果表明,在不同的积分时间及大动态范围的成像条件下暗电流的估计结果十分准确,偏差小于0.4%,并且具有一定的抗噪性。该方法利用场景本身的特征信息对拍摄时刻的暗电流进行估计,不需要额外采集暗电流数据,节省了图像采集时间,十分适合于积分时间较长的高光谱成像或天文观测领域,采用无温度控制的低成本CCD成像探测系统进行实时图像采集。