基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法研究

针对瞬态光谱检测中对CCD线扫描速度要求高的特点,提出一种基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法。该方法通过改变面阵CCD的电荷转移方式,以实现基于面阵CCD的高速线扫描。为了探究此方法的可行性,初步通过改变线阵CCD的电荷转移方式,建立了基于线阵CCD的单点超快探测系统。在发光二极管(light emitting diode,LED)光脉冲探测实验中,系统分别工作在单点超快探测模式和正常模式下。测试结果表明,基于线阵CCD的单点超快探测方法是可行的,单点探测速率可达20MHz。从而在理论上证明,通过改变CCD电荷转移方式以实现基于面阵CCD的瞬态光谱检测也是切实可行的。     

单线阵CCD相机立靶测量原理

针对现有双CCD交汇立靶在室内使用时存在的光源复杂的问题,提出一种单线阵CCD相机立靶测量原理.采用一台线阵CCD相机,配合两个小功率半导体扇形一字线状激光器和投影板作为光源,将CCD相机的探测光幕面和激光光源的光幕面调整在同一个面内,当弹丸穿越探测光幕面时,档住了两个激光器投射在投影板上的部分光线,并在投影板上留下对...     

基于“猫眼效应”的狙击手光电探测仪

为从技术层面上提高反狙击能力,通过分析狙击步枪瞄准镜的反射特性,利用线阵CCD捕捉瞄准镜回波信号研制出主动式狙击手光电探测仪。介绍了探测仪的主要指标参数,并模拟实际使用环境验证了其探测效果。试验结果表明:在城市作战中狙击手通常伏击的距离为20 m~200 m,探测仪可准确探测微光瞄准镜及口径为32 mm、40 mm、42 mm和50 mm的白光瞄准镜,且不受镜子和手电筒凹面镜等反射体干扰,但对加装蜂窝板的瞄准镜,当距离大于80 m后无法可靠探测。     

基于面阵CCD的高时间分辨瞬态光谱探测技术（英文）

为了提高CCD的扫描速率并将其应用于百纳秒级瞬态超快现象的探测,提出一种基于面阵CCD的高时间分辨的瞬态光谱测量方法,并对其进行了实验验证.该方法采用帧存储的工作思路,对面阵CCD的工作时序进行改进,以实现高时间分辨率的探测.LED脉冲光实验结果表明,探测帧频可达10Mfps,时间分辨率达到100ns,并且能够连续成像2 048次.该方法对扩展CCD在瞬态光谱检测领域的应用具有借鉴意义.     

高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

光斑矩参数阵列测试法的测量不确定度

光斑强度分布的测试在目标跟踪检测、激光光束质量诊断和激光束波前测量等方面具有重要：意义。常用的光斑测试法有面阵CCD法、线阵CCD扫描法、单元探测器扫描法、热敏纸法以及针对某些特殊应用的各具特色的阵列测试设备法。这些方法最终都将给出探测面上光斑强度二维离散分布数据，故都可等效为阵列测试法。     

基于CCD积分时间自动调节的生化分析仪用分光光度计的研究

在利用生化分析仪用分光光度计对血液等样品进行分析时,由于样品中不同组分对不同波段的光吸收有所差异,尤其在能量衰减较大和非特征吸收波段表现得更加突出,并且电路中各种噪音和光路杂散光的存在,使得光度测量的准确率降低.本文使用线阵CCD积分时间的自动调节和分段分时采光等优化算法,将强吸收与弱吸收分开曝光,在保证强吸收正常的前提下,自动调整积分时间来增大弱吸收的信号.采用自行研制的基于Czerny-Turner型分光光路和线阵CCD探测的高分辨率生化分析仪作为分光光度计,经实验测试,该方法有效地提高了光度测量的准确度,同时提高了系统的性能和信噪比.此外,该分光光度计系统的光谱测量范围可达300～800 nm,波长分辨率优于2 nm.     

半导体激光准直仪及其激光束漂移补偿研究

半导体激光器和线阵CCD是进行准直测量的关键部件,半导体激光束的漂移是影响测量精度的一个因素.采用双激光束合并补偿和平面镜反射方法,缩短了激光束在空气中的传播途径,降低了空气扰动对激光漂移的影响,使得激光准直仪精度提高50%.     

一种低成本线阵CCD驱动与数据采集处理系统的研究

探索了一种在低成本下实现线阵CCD输出信号快速采集以及与PC通信的方法。讨论了线阵CCD系统的整体结构及工作流程。采用VHDL语言编写了驱动程序,实现了CCD的正确工作。利用DSP实现了对下位CCD的控制,在控制程序中利用"乒乓原理"实现了线阵CCD的数据采集,并同时给PC快速上传数据。基于Visual C++6.0平台编写了PC机控制软件,实现了对硬件电路的控制和对CCD输出信号的分析处理。     

激光引信接收光学组件的研究与测试

根据大气激光通信传输方程和黑体辐射理论提出了计算激光引信中接收光学系统接收视场的方法,通过接收视场确定了接收光学系统的初始结构参数,设计了焦距为15 mm,视场角为2ω≮±7°的柱透镜光学系统.采用倒置法,将线阵CCD探测器置于准直物镜的焦面上接收信号,解决了接收光学系统后截距过短无法安置线阵CCD的问题,扩大了测量范围,又保证了精度,测量误差为1%.针对激光引信的结构特点,设计了测量激光引信接收光学系统视场角的自动测试系统.实验测试结果表明该引信的视场角都在合格范围内,重复精度≤5%,满足设计的要求.     

基于激光和CCD组合的小孔转轮重复定位精度测量方法

小孔转轮是某试验装置光路自动校准系统的关键器件,重复定位精度是其重要指标之一。为了有效测量运行于真空环境下的小孔转轮重复定位精度,提出了一种基于激光和CCD组合的测量方法,并以转轮滤波小孔光斑中心的位置重复性作为其重复定位精度的评价指标,搭建了一套完整的测量系统。利用CCD采集通过转轮滤波小孔的激光光斑,通过图像处理的方法对激光光斑图像进行滤波去噪、阈值分割、二值化、边缘检测等预处理,利用最小二乘法对激光光斑进行圆拟合,得到光斑中心坐标。在非真空环境下与激光干涉仪进行了对比实验,两者测量的角度偏差仅相差11″,表明了该测量方法具有较高的精度,可以满足测量要求。采用该测量方法对真空环境下的小孔转轮进行了约6 h正反往复各60次的重复性测量,结果表明,该测量方法能有效测量真空环境下小孔转轮的重复定位精度。     

基于压缩感知的激光干扰图像尺度分析

利用激光干扰CCD成像侦察系统可以使其降低或失去侦察能力,客观、准确、定量地评估干扰的效果是干扰技术研究的重要环节。本文以现有的背景杂波量化尺度为基础,结合激光干扰图像对CCD成像系统目标检测性能的影响,提出了基于压缩感知的图像尺度,并将该尺度运用于基于机器视觉的激光干扰CCD效果评估。激光视场内干扰实验及数值计算表明:该方法能够利用压缩感知理论的特点,较好地实现了对激光干扰CCD成像检测系统效果的定量评估,从而验证了该尺度的有效性。     

提高CCD在激光三角测距中分辨率的方法

激光三角测距系统的精度主要取决于光斑象在探测器上的定位，用ＣＣＤ摄象机作为探测器时，光斑象的定位精度又取决于ＣＣＤ摄象机的分辨率。通常用光斑的采样灰度质心作为象点的准确位置可将ＣＣＤ的分辨率提高到亚象元级，但这种方法存在其固的的局限，边缘灰度跳变与高频干扰噪音影响。     

基于线阵CCD的小型光谱仪光度特性研究

基于线阵电荷耦合器件（CCD）的小型光谱仪具有便于携带和快速探测的优点，故特别适于现场检测应用。介绍一种自行研制的小型光栅光谱仪，它采用Czerny-Turner式光学结构，并用线阵CCD作为探测器。该光谱仪光度特性的实验检测结果证明：实验样机的光度精密度优于±0.04Abs，光度准确度为±0.04Abs（0Abs～1Abs）。实验分析了光谱仪的杂散光、光度噪声和基线平直度等指标对仪器光度准确度的影响。最后针对小型光谱仪的特点提出改善其光度特性的措施。     

一种快速高精度激光CCD自准直仪圆目标中心的定位方法

为满足高精度测量和瞄准跟踪系统中对激光CCD自准直仪的测量精度和实时性的要求,提出一种快速高精度激光CCD自准直仪圆目标中心的定位方法。首先利用变结构元广义形态学边缘检测算法,充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响,然后采用多项式插值算法对圆目标轮廓进行快速亚像素定位,最后利用最小二乘拟合方法实现了圆目标中心的精确定位。实验结果表明,该定位方法稳定性好,定位精度高且实时性强,应用该方法改进后激光CCD自准直仪的测量精度由2″提高到±0.25″,且单次测量时间小于0.23s,可满足激光CCD自准直仪在小角度测量和瞄准跟踪等领域的高精度实时测量需求。     

3D laser scanner system using high dynamic range imaging

Because of its high measuring speed, moderate accuracy, low cost and robustness in the industrial field, 3D laser scanning has been widely used in a variety of applications. However, the measurement of a 3D profile of a high dynamic range (HDR) brightness surface such as a partially highlighted object or a partial specular reflection remains one of the most challenging problems. This difficulty has limited the adoption of such scanner systems. In this paper, an optical imaging system based on a high-resolution liquid crystal on silicon (LCoS) device and an image sensor (CCD or CMOS) was built to adjust the image's brightness pixel by pixel as required. The radiance value of the image captured by the image sensor is constrained to lie within the dynamic range of the sensor after an adaptive algorithm of pixel mapping between the LCoS mask plane and image plane through the HDR imaging system is added. Thus, an HDR image was reconstructed by the LCoS mask and the CCD image on this system. The significant difference between the proposed system and a traditional 3D laser scanner system is that the HDR image was used to calibrate and calculate the 3D profile coordinate. Experimental results show that HDR imaging can enhance 3D laser scanner system environmental adaptability and improve the accuracy of 3D profile measurement.     

基于CCD传感的激光粒度测试技术研究

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法,其具有测试精度高、测量速度快、重复性好和可测粒径范围宽等突出优点。CCD传感器有灵敏度高、分辨率高、噪声小和较大的动态范围等优点,其作为激光粒度仪的探测器提高光强分辨率的应用已经很普遍了。为提高测量精度,通过对CCD传感技术的研究,应用图像处理的方法来设计光电探测器,搭建了基于米氏散射原理的激光粒度测试系统。实验结果表明,用CCD传感器采集光散射图像,再对图像进行处理,D50与D10误差在6%之内,D90误差在1%之内,降低了测量的重复误差。     

基于“猫眼效应”的目标识别

 阐述了“猫眼效应”的基本原理，并在此基础上对“猫眼效应”进行了实验验证。实验结果表明，光电探测器的确存在“猫眼效应”。利用“猫眼效应”进行远距离的目标探测与识别能够简化系统并有效提高目标探测识别的概率，对今后选取合适的方案进行空间目标捕获、跟踪和瞄准有一定的参考意义。