高速摄影激光照明技术取得新进展

采用衍射型光束匀化器件及多模光纤传光和透镜耦合扩束方法,有效抑制了激光散斑与干涉条纹,解决了大视场平行光束照明时拍摄物体在成像面上的渐晕问题,实现了?300 mm大口径视场下激光均匀照明和目标的清晰成像,并成功用于柱面内爆压缩、空间碎片等精密物理实验研究中。高速摄影技术与激光照明的成功结合,可有效抑制精密物理实验中强烈自发光导致过度曝光从而大大影响成像质量的问题,获得的物理过程边界形貌更加清晰,判读更精确。     

低倍放大高速摄影在微继电器动态测试中的应用

低倍放大高速摄影是对微细目标作动态测定的有效手段。文章将着重介绍如何用接长筒的办法实现低倍放大高速摄影。包括拍摄微细目标的特殊照明方法、放大摄影拍摄参数的选择以及适合于维电器这样的弹性振动的动态特性分析的数据处理技术及其结果。     

用高速实时全息干涉摄影研究火药燃烧场

本文简述了高速实时全息干涉摄影的原理和特点。提高了全息图的衍射效率。提高了干涉条纹的亮度和对比度。在有限的光源能量下实现了较高频率的实时全息干涉摄影。用16LB相机拍摄了火药的燃烧过程,拍摄频率3000幅/秒,初步分析了实验结果。     

捕捉瞬变光现象的利器──超高速变象管相机

许多人早已熟悉普通相机的原理、性能和操作,但对高速照相技术可能还比较陌生.顾名思义,高速照相技术主要是研究高速运动目标或瞬变光现象和流逝过程的复演(摄影)问题.对照相系统而言,所谓“高速”指两个方面:一是意味着具有很高的拍摄频率(用单位时间内拍摄多少帧图象描述);另     

LBS—2000型高速电影摄影机

LBS—2000型高速摄影机是一种光学棱镜补偿摄影机,外形见图一。它的摄影频率范围较宽,最高摄影频率为2000幅/秒;使用35mm电影胶片;摄影机的成象质量较高,相对孔径较大,能拍摄非自发光的高速运动目标。摄影机结构简单,操作方便,可以广泛地应用于科研、国防和工农业生产等方面。     

基于高速像机阵列的起飞着陆段航迹测量技术

针对GPS采样频率低、动态精度差的问题,为了在飞机起降性能测试课题中获取更高频率、更高精度的位置、速度等参数信息,利用高速像机阵列对飞机的起飞着陆运动过程进行接力拍摄,通过对各站点高速像机拍摄到的图像序列分析处理,利用数字图像处理技术、近景数字摄影测量三维直接线性变换(DLT)等算法,解算出了飞机的位置及速度数据。该方法对其他类似飞行物的轨迹测量具有指导意义。     

面向大视场视觉测量的摄像机标定技术

提出了一种面向大视场高精度视觉测量的摄像机标定新方法,该方法采用亮度自适应的单个红外发光二极管(IR-LED)作为目标靶点,将该靶点固定在三坐标测量机的测头上,并依次精确移动至预先设定的空间位置,每次靶点到达设定的空间位置时,摄像机对靶点进行图像采集。利用三坐标测量机的精确位移,在三维空间构成一个虚拟立体靶标。针对虚拟立体靶标在大视场摄像机标定中只能覆盖一小部分标定空间的问题,通过自由移动摄像机在多个方位对虚拟立体靶标进行拍摄,使得多个虚拟立体靶标分布于整个标定空间。摄像机在每个方位对虚拟立体靶标的拍摄都标定出一组摄像机的内、外参数,然后以摄像机内参数和摄像机在各个方位下拍摄的虚拟立体靶标在摄像机坐标系下的位置及姿态参数为优化变量,建立以所有三维靶点位置重投影误差平方和为最小的目标函数,采用非线性优化方法求解摄像机标定参数的最优解。该方法较好地解决了大视场视觉测量中大尺寸靶标加工困难、摄像机标定精度难以保证的问题。仿真和实际标定实验均证明此方法可以有效提高大视场摄像机的标定精度。     

多重背景全息图的原理和制作

本文利用全息摄影具有真正视差和大景深良好效果的优势，设计了一个主体物分别与多重背景独立组合的浮雕型全息图片．拍摄中运用二次曝光和分区域曝光技术切换不同视场以实现不同“主一背”组合图的再现．所制得的反射全息图具有高衍射效率和高信噪比，此拍摄方法的运用使图片可携带及表达内涵更为丰富的各种信息．     

ZDF—180型转镜式等待分幅高速摄影机及其应用

本文叙述了ZDF—180型转镜式等待分幅高速摄影机的主要性能、特色及其应用。 采用三角形转镜实现等待,拍摄频率1～18O万幅/秒。画面12×20毫米~2。画幅110个。对底片相对孔径1/18.35。动志分辨率20线对/毫米。有三种可更换的主物镜和短焦距、大视场物镜可供选择。配有电磁、快开和快关三种快门,其中快开快门设计独特,开启时间约40±2微秒,增加了有效画幅。备有配套光源,无论室内外、自发光或非自发光目标均可使用。     

关于充分利用脉冲闪光的若干问题

在高速摄影过程中,脉冲光源作为照明手段,得到了越来越广泛的应用。脉冲光源的辐射通量(或者说脉冲光源的单次输入电能量),将由拍摄的具体条件,如照明距离、拍摄频率、照明方式(直射式或反射式)、相机的光利用率以及胶片的灵敏度等因素决定。     

水下微光摄影物镜的设计和研究

增大视场角和相对孔径是提高水下微光摄影物镜性能的重要手段。介绍大视场大相对孔径水下微光摄影物镜的设计方法和特点。基于反摄远结构采用11片镜片设计了相对孔径为1/1.4,水下全视场角66°,焦距11.8mm的水下微光摄影物镜。质量评价结果表明:设计的摄影物镜成像质量优异,在空间频率为42lp/mm时0.7ω的MTF值高于0.5,且达到各项性能指标,能够满足水下微光摄影物镜对大视场大相对孔径的需求。     

基于数字微镜阵列的协同目标跟踪系统设计

针对多镜头目标跟踪系统协同性差及单镜头系统目标跟踪观测过程中视场小、无法实现宽视场跟踪的现状,设计了能同时实现宽视场跟踪窄视场局部目标检测的协同跟踪系统。该系统基于数字微镜阵列高反射率、高性能视场分割的特点。验证实验中,宽窄视场分割系统实现了50 ms的协同成像周期;窄视场像中心调整系统不超过2%的绝对位置误差,为局部目标光束中心难以与窄视场成像系统视轴重合问题的解决提供了实验依据。     

车载光电系统电视摄像机光学系统设计及杂散光分析

设计了一款双视场电视摄像机,小视场用于对目标的跟踪,大视场用于捕获和观察目标,两视场光学系统的传递函数MTF在50 lp/mm频率处均大于0.6,点列斑直径均小于像元尺寸5.5 μm,畸变均小于0.1%。两视场共用一个面阵CCD成像器件,通过分光棱镜分光。由于在该光学系统中分光棱镜表面反射会产生杂散光,形成鬼像。因此,利用LightTools软件对系统进行了杂散光的仿真分析。分析结果表明:大视场的半视场角在5.7°～7.6°之间和小视场的半视场角在2.6°～3.5°之间的入射光线被分光棱镜下表面反射后,以及小视场的半视场角在-2.7°～-3.5°之间的入射光线被分光棱镜后表面反射后, 变成杂散光,聚焦到像面, 形成鬼像,采用在分光棱镜后方设置消杂光光栏的方法来抑制杂散光。验证结果表明,仿真分析准确,提出的消杂光措施有效。     

光学补偿的一些新用途

高速摄影的胶片从间歇移动发展到连续输片,其中主要关键部件是光学补偿器(即透镜式、棱镜式、反射镜等),使物体(目标)的象移与胶片速度尽可能相一致,从而,高速摄影机的摄影频率(中低频)从每秒几百幅提高到几千幅,甚至几万幅,使高速摄影频率有了数量级的提高。     

高速摄影拍摄旋转叶片振动

叶片在高速旋转过程中会产生振动,目前测量方法很多。我们用高速摄影的方法拍摄高速旋转的叶片的振动比较直观,也能获得定量的结果。在不同的拍摄方法中用狭缝连续拍摄法较满意,能获得叶片的随机振动。本文着重介绍几种拍摄方法的对比和狭缝摄影法的数据处理方法。     

水下变焦镜头的设计

通过对光在水中传播特性的分析，讨论水下摄影中需要特殊考虑的关键因素，如光能衰减、镜头视场损失和内腔防水等，分析普通相机加隔水窗后在水中拍摄时像质变差的规律。为了适应深水探测，获得清晰成像质量，基于光焦度分配公式，提出了水下变焦镜头设计思想。用实例说明水下镜头的设计方法，设计的镜头相对孔径为F/1.6。设计结果表明：该镜头克服了普通镜头水下使用像质变差和最大视场渐晕等缺点。     

脉冲光源的时间参量控制

在空气动力、激波等高速瞬变时空现象的研究中,利用配备有频闪光源的高速摄影技术,已是经常被采用的有效手段。在这种场合下,光源不仅起到曝光作用,同时还具有快门和分幅的功能。为了保证能一次性地得到大量、清瞬的时空信息,除了被照物体的足够照度外,光源的发光前沿,有效闪光持续时间和余辉时间更是一个十分重要的参量指标。本文就影响上述时间参量的若干因素以及控制措施,谈谈我们的初浅体会,供从事频闪拍摄工作的同志们参考。     

500万像素手机镜头设计

 利用ZEMAX光学工程设计软件,设计了一款500万像素的手机镜头。该镜头由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成,其光圈值F为2.85,视场2ω为60°,采用Aptina公司的一款500万像素7.94mm(1/3.2)英寸CMOS作为该镜头的图像传感器,该图像传感器的像素颗粒大小为1.75μm,截止频率为285lp/mm,即为奈奎斯特频率。设计结果显示,该镜头在奈奎斯特频率处,0.7视场以内的MTF值大于0.3,在奈奎斯特频率1/2处视场的MTF值均大于0.5,波前均方差(RMS wavefront error)小于0.1,畸变小于1%。     

宽视场高分辨率闭路监控系统监控镜头设计

为了满足新形势下闭路监控系统（CCTV）对拍摄视场和高清分辨率的要求,设计了一款复杂化的反摄远型全球面结构的CCTV镜头。该镜头的全视场为80,F#为3,焦距为5 mm,光谱范围为486 nm~656 nm。采用像元尺寸为7.5 m7.5 m,1.27 cm(1/2英寸)的CCD成像。该镜头在奈奎斯特频率67 lp/mm处,全视场MTF接近0.65;在1/2奈奎斯特频率处调制传递函数（MTF）大于0.85;在220 lp/mm处,全视场MTF大于0.3,已经接近衍射极限。镜头像面波前PV值为0.077 9,RMS为0.015 9,达到了瑞利判据的要求。设计评价结果表明,该镜头像差校正满足CCTV监控镜头的成像质量要求。     

超大视场红外告警系统的成像特点分析

为了设计出适用于超大视场红外鱼眼告警系统的有效算法,对超大视场红外鱼眼告警系统所拍摄的红外图像进行分析,结果发现:超大视场红外图像中目标只表现为一个点,红外图像的背景非常复杂;对于天空背景,随着仰角的增大,其辐射亮度逐渐变小,目标的运动轨迹被弯曲,并随视场角的增大其弯曲程度越甚。从红外鱼眼镜头的设计理论出发,对系统的像面照度进行了分析,并采用美国光电工业公司的CDS100-04型黑体作为标准辐射源对分析结果进行了实验验证,结果表明:不同位置处灰度值的相对标准偏差仅为2.26%,说明该系统的像面照度是均匀的;最后,对系统的作用距离进行了分析,其作用距离约为9.6 km,基本满足实际需要。