CCD摆动提高摄象机性能的研究

本文提出用摆动方法提高CCD摄象机二维空间分辨率的因素及可能达到最大分辨极限。本文还描述了自行设计的实现水平、垂直分辨率各提高一倍的悬臂型压电双晶片微摆动机构;并且详述了水平和垂直分辨率各提高一倍的信号处理方法及产生与现有制式相兼容的高清晰图像信号的再生过程,分析了提高二维清晰度的图象信号系统。     

湍流大气中图像传输的信息量

分别从系统像的信息量和信息自由度的角度分析了大气湍流对相干和不相干照明光学系统成像质量和分辨率的影响。理论上，处于一定大气湍流条件下的相干照明系统存在着超出经典衍射极限的超分辨率。     

三维机器视觉中图象匹配的几种摄象机几何模型和误差分析

三维视觉中的一个主要问题是从不同的角度来确定物体的几何位置,而物体的位置则可由两幅实体图象的视差来确定.本文重点讨论图象匹配中几种摄象机的几何模型和误差分析.     

全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究

全光固体条纹相机采用空间调制抽运光激发平板波导光偏转器,通过精确控制抽运光和信号光之间的时间延迟,实现对入射到波导芯层信号光的偏转扫描.它能有效解决传统变像管条纹相机因空间电荷效应造成的动态范围降低以及光电阴极材料在红外波段探测受限等问题,且结构简单,系统稳定性高,理论时间分辨率可达皮秒甚至亚皮秒量级.本文围绕全光固体条纹相机的核心部件—–AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs平板波导光偏转器,研究了在带填充效应、带隙收缩效应以及自由载流子吸收效应作用下GaAs折射率的变化情况;在GaAs折射率变化达到0.01量级,信号光束斑大小和波导宽度之比p=0.5时,得到系统的理论时间分辨率为2 ps;按照静态实验条件求得的理论空间分辨率为17 lp/mm,实验结果显示其值为9 lp/mm.     

显微图像的计算机采集及其应用

显微图像的计算机采集是由显微镜、CCD摄像头、视频采集卡和计算机完成的,它实现了显微图像的计算机采集与管理,最高放大倍数可达1000倍,分辨率可达1μm。该系统可以在科学研究和分析中发挥重要作用。     

超高感度CCD摄像传感器的特性分析

介绍了超高感度 CCD(EXview HAD CCD)摄像传感器的概念、结构特点和性能特征。比较了常规的基底为 Nsub、Psub的 CCD传感器和超高动态 CCD传感器各自的灵敏度、饱和信号和暗电流 ,给出了量子转化效率与光波长的关系曲线。结果表明 :超高感度 CCD摄像传感器在减小拖影方面具有突出的优点。     

全景式航空相机图像拖影与扭曲补偿系统研究

在全景式航空相机摆扫成像过程中,由于机载环境振动隔离不彻底,造成扫描反射镜位置波动,引起视轴的抖动,使图像沿摆扫方向产生扭曲及拖影现象。针对上述问题,建立了飞行速度、高度及目标水平倾角与俯仰轴补偿速度之间的几何模型,分析了外界扰动造成图像扭曲的成因以及俯仰轴补偿精度对图像拖影程度的影响;通过模型建立和参数分析,得出了俯仰轴控制系统的动态和稳态性能指标及稳健性要求;利用实验室动态目标发生器、平行光管模拟相机与景物间的相对运动,对控制系统的精度进行试验验证;振动环境下对外景成像,验证控制系统的抗扰性能。试验结果表明:俯仰轴控制系统的稳速误差小于0.005°/s,几乎可以完全抑制图像拖影现象;系统对7Hz以下的干扰信号速度补偿残差小于0.1°/s,可以有效补偿干扰造成的图像扭曲现象。     

电视摄象机测量误差探讨

本文简述了用电视摄象机进行工业尺寸测量的微分法与拟合法的基本原理,同时详细的讨论了各自所能达到的精度极限。本文用实验验证了理论计算的结果,最后对二维工件测量时,如何根据工件的不同形状与位置以及光学系统的特点,提出了在测量时工件的放置应该注意的问题以及对工件拐角处如何进行处理的方法。     

基于Markov约束的泊松最大后验概率超分辨率图象复原法

提出了基于Markov约束的泊松最大后验概率(Poisson-MAP)超分辨率图象复原方法(MPMAP),该方法把Poisson-MAP法和Markov随机场先验分布有机地结合在一起.实验表明,该方法能有效地减少和去除复原图象中的噪音和振荡条纹,提高图象复原质量,具有很好的超分辨率复原能力.     

多角度偏振成像仪遥感图像太阳耀斑区的拖尾校正方法

为了有效校正星载偏振相机成像时太阳耀斑区产生的拖尾,以高分五号卫星多角度偏振成像仪为例,结合多角度偏振成像仪在轨成像特点,理论分析了图像获取过程中拖尾产生的机理.建立了光斑区不含饱和像元情况下能够有效对漏光拖尾进行校正的矩阵法与暗行法校正模型,以及光斑区全像元饱和情况下结合矩阵法与暗行法估计光斑区饱和像元强度的遗留拖尾校正模型,该算法充分考虑了强光饱和条件下太阳耀斑区产生的漏光拖尾与遗留拖尾.利用实验室积分球光源成像光斑模拟在轨运行时遥感图像太阳耀斑开展拖尾校正方法可行性验证实验.实验结果表明,该方法不仅能有效去除图像中的拖尾噪声,提高图像质量,而且能够对光斑饱和像元强度进行有效估计.最后,分析多角度偏振成像仪在轨成像图中耀斑区拖尾对其辐亮度测量精度的影响,分析结果表明,拖尾校正前后,灰度方差由202.69×10^6下降至2.32×10^6,平均梯度由5.08×10^-1下降至2.26×10^-1.     

采用光纤和YAP晶体的小型γ相机的蒙特卡罗模拟

基于波长位移光纤(WSF)耦合YAP晶体中的光子传输特性,用GEANT4软件包建立了一个蒙特卡罗模拟程序.对采用波长位移光纤耦合平板式YAP晶体的小型单管γ相机的性能进行了计算机模拟.采用波长位移光纤耦合光电倍增管光阴极面的读出方式,和晶体直接耦合光电倍增管光阴极面相比,在相同的晶体面积大小条件下,PSPMT光阴极面积可大大缩小,使费用降低.模拟结果表明：γ射线与晶体发生作用的地方所对应的光纤输出的平均光子数最少为15个,位置灵敏光电倍增管完全可以探测到.说明采用闪烁晶体－WSF－位置灵敏光电倍增管的读出方式是可行的;在用硅油耦合波长位移光纤和YAP晶体的情况下,获得的空间分辨率为1.28 mm(FWHM).模拟结果也说明了增加平均光子数对提高空间分辨率的重要性.     

高分辨率可见光相机作用距离的估算

根据光电系统点目标探测概率、虚警概率公式,从信号和噪声的统计特性出发,推导了可见光相机对点源目标的作用距离公式.并综合考虑人眼的目标发现能力、目标的亮度对比度、观察等级和探测概率的要求,计算出面源目标的作用距离.为了便于计算,编制了相应的软件,并以高分辨率可见光相机为例,通过计算实现了对高分辨率可见光相机点源、面源目标的作用距离的估算.     

超高速转镜式扫描相机的时间分辨率测量

分析了影响转镜扫描相机时间分辨率的各种因素,给出了极限时间分辨率和基于相机动态摄影分辨率计算的时间分辨率的理论计算公式和结果。结合国内普遍使用的SJZ-15型转镜扫描相机,用自研设备动态像质检查仪和100ps超短脉冲激光照明两种测试方法,计算出了该相机钢转镜和铍转镜在不同转速下的实测时间分辨率值,并对数据进行了分析、比对和讨论。实测数据表明：钢转镜的转速为12×104 r/min,其最高时间分辨率约为8ns;铍转镜的实用最高转速为30×104 r/min,其最高时间分辨率约为4ns。     

一种TDI CCD亚像元图像合成方法

通过分析TDI CCD亚像元相机输出数据的空间和频谱特点,设计了亚像元插值算法,由相机输出的两幅原始图像经过插值融合处理得到一幅比原图像分辨率高的图像.仿真结果表明,该算法较其它算法得到的高分辨率图像的效果更佳,融合之后的图像比原图像分辨率提高至少1.4倍.     

一种测量电视跟踪系统摄像头分辨率的新方法

提出了利用“辐射状分辨率图案”测量电视跟踪系统摄像头分辨率的新方法，它取了“分辨率板法”的优点，避免了目视分辨率板法的缺点。介绍了一种基于图像时空域特征的数字化测试系统。该系统利用图像采集卡实时采集电视跟踪系统摄像头输出的视频图像信号，通过数据和图像处理后计算出摄像头的分辨率。测试过程实现了自动化，试验重复性好，测试结果客观可靠，能够更加合理、准确地反映电视跟踪系统摄像头的成像质量。     

多光谱大面阵彩色CCD数字航测相机设计

针对大比例尺数字航空测量系统的特点,利用系统高度集成技术,研制了一套大像幅,高分辨率、多光谱的数字航空测量系统.该系统的核心是四台面阵CCD相机,其中一台是9k×9k的大面阵CCD相机,获取全色图像;另三台是2k×2k面阵CCD相机分别获取红(Red,R),绿(Green,G),蓝(Blue,B)三个可见光的图像,通过数据融合实现彩色图像的获取.详细阐述了高分辨、多光谱相机的关键技术及其实现方法.该系统在Y-5遥感飞机上进行了搭载飞行实验,对获取的图像进行处理和分析,获得满意的图像,满足了大比例尺数字航空测量要求.     

空间高分辨率CCD相机次镜支架最佳结构设计

根据某空间高分辨率CCD相机的结构设计方案,利用结构设计软件Solidedge建立了次镜支架的结构分析模型,并利用有限元分析软件Vnastran对不同结构和尺寸的次镜支架进行了动力学分析计算,提出了次镜支架的鼓型偏置式四翼梁结构.该结构具有较高一阶谐振频率和良好的机械加工性能,特别适合用于大口径的空间相机中.     

Application of Solid Immersion Lens to Submicron Resolution Imaging of Nano-Scale Quantum Wells

We have discussed the resolution of submicron photoluminescence (PL) imaging using a solid immersion lens (SIL), which collects an evanescent light field. We apply the SIL microscope to measure PL image of a strip-line-patterned GaAs quantum well structure at low temperature. An improved resolution beyond diffraction limit and high collection efficiency of PL are realized.This paper was originally presented at the 5th International Conference on NEAR FIELD OPTICS and RELATED TECHNOLOGIES (NFO-5), which was held on December 6–10, 1998 at Coganoi Bay Hotel, Shirahama, Japan, in cooperation with the Japan Society of Applied Physics and Mombusho Grant-in Aid for Scientific Research on Priority Areas “Nearfield Nano-optics” Project, sponsored by Japan Society for the Promotion of Science.     

微通道板行波选通分幅相机动态空间分辨率的Monte-Carlo模拟

本文采用Monte-Carlo法对电子在V型微通道板行波选通分幅相机微通道板单通道中传输、碰壁及二次电子发射的整个过程进行了模拟.模拟结果印证了微通道板孔径、屏距、屏压等参量对相机动态空间分辨率影响的定性分析,揭示了斜切角以及微通道板Ⅱ上电压V2对相机空间分辨率的影响.计算还结果表明,对于V型微通道板分幅相机,可以不区分动、静态空间分辨率.     

Submicron External Electro-optic Measuring System Based on an Electro-optic Solid Immersion Lens

In this paper, all electro-optic solid immersion lens (EOSIL) is introduced, which is made of GaAs. A reflecting external electro-optic measuring system based on the EOSIL is built. With a hemispherical GaAs EOSIL used as the external probe, 0.7 µm spot size is obtained when the wavelength of the probing beam from a laser diode is 1.3 µm and a microscope objective with 0.3 numerical aperture is used. The principle of the measuring system is analyzed by Jones matrix. By using the system, the electrical signals propagating on a microstrip transmission line are successfully measured. The voltage sensitivity about 5 mV/ is measured when 10 kHz sinusoidal electric signal is applied on the microstrip line.