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。     

成像型激光探测系统动态范围扩展技术研究

 针对成像型激光探测系统动态范围不足的问题,以现有广角远心鱼眼透镜和CMOS摄像器件为硬件基础,提出通过图像处理的方法扩展系统动态范围。系统采用帧相减技术滤除背景干扰和噪声,进而进行激光光斑的识别和定位。在此基础上,针对接收激光能量的不同,提出采用不同方法扩展动态范围。当激光能量较低时,激光信号可能淹没在噪声中无法准确判读和精确定位,通过滤波技术排除噪声,提高图像信噪比,从而提高系统探测灵敏度,即扩展探测下限。对于探测上限,即当强激光入射时,由于鱼眼光学系统内会产生反射干扰光,有可能在成像面形成不规则的干扰光斑,通过光斑匹配模式识别的方法排除杂光干扰,提高识别上限。实验结果表明,该方法使系统动态范围从为70 dB提高到89 dB,提高近30%,有效扩大了探测系统的作用范围。     

鱼眼镜头光学系统的非球面优化设计

应用非球面提高光学系统成像质量是镜头设计的常用手段。基于平面对称光学系统的波像差理论,通过分析鱼眼镜头各光学面的波像差贡献,将波像差贡献突出的光学面作为应用非球面的待选对象,结合波像差随非球面系数的变化趋势,确定应用非球面的光学面;应用优化算法和基于光线点列图分布定义的评价函数优化鱼眼镜头系统。通过对一个鱼眼镜头实例进行非球面优化,其点列图范围从全球面优化设计时的200 μm下降到100 μm,其评价函数值下降1个数量级,证明该方法能明显提高镜头的成像质量,对如何有效应用非球面优化鱼眼镜头的光学系统具有借鉴意义。     

一款宽光谱鱼眼镜头的设计

讨论了一款用于监控侦查的鱼眼镜头设计.首先根据使用要求,选择了可以由图像直接提取出目标方位信息的等距离投影方式;又由系统对目标分辨率的要求,选择了焦距相对较长的全帧成像形式.通过合理布局系统结构及材料选择,使各种像差得到较好的校正,并通过加大光阑慧差改善系统照度均匀性.最终设计出工作波段486~900 nm,视场180°,F/2.8的宽光谱鱼眼镜头,设计结果系统全视场在乃奎斯特频率63 lp/mm处的调制传递函数大于0.3,边缘视场照度大于中心视场照度的50%,f-θ畸变小于3%,各项指标满足系统要求.     

一款宽光谱鱼眼镜头的设计

讨论了一款用于监控侦查的鱼眼镜头设计.首先根据使用要求,选择了可以由图像直接提取出目标方位信息的等距离投影方式;又由系统对目标分辨率的要求,选择了焦距相对较长的全帧成像形式.通过合理布局系统结构及材料选择,使各种像差得到较好的校正,并通过加大光阑慧差改善系统照度均匀性.最终设计出工作波段486～900nm,视场180°,F/2.8的宽光谱鱼眼镜头,设计结果系统全视场在乃奎斯特频率63lp/mm处的调制传递函数大于0.3,边缘视场照度大于中心视场照度的50%,f-θ畸变小于3%,各项指标满足系统要求.     

车载鱼眼成像系统的运动矢量检测方法

在复合成像侦测系统中,鱼眼成像系统的超大视场突破了"旋转扫描"和"多镜头拼接"的设计常规,采用固定凝视的方式对整个半球空域的目标进行搜索.然而在车载环境下,车体运动将导致输出的图像序列不稳定,影响观察效果,甚至会引起黄斑成像系统跟踪偏差.根据鱼眼成像系统的工作特点,通过利用熵值理论确定出图像信息最为丰富的区域,探讨了一...     

基于DaVinci技术的嵌入式智能监控系统

对嵌入式智能监控系统进行研究,提出了一种基于达芬奇技术的嵌入式智能监控系统设计方案;该系统对运动目标检测方法进行分析,采用基于图像序列的背景减除法检测入侵目标,用中值法对背景进行动态更新维护,并在构建的基于DaVinci技术的硬件平台上实现了入侵报警算法;实验表明,采用中值法进行动态背景维护,能较好适应外部环境的变化,在检测到警戒区域运动入侵目标的同时,获得入侵目标的方向信息,并在0.5 s内发出预警信号,满足系统实时性的要求。     

用于监控系统的鱼眼镜头光学设计

为了满足监控系统中单镜头可实现全景监控的需求,运用仿生学原理,在原有鱼眼镜头的基础上结合监控系统的需求,运用ZEMAX软件设计了一款视场为180°,相对孔径为1/1.6的鱼眼镜头.该镜头由9片透镜组成,总长度为68.5mm,采用1/3英寸CCD作为图像接收器件.在120lp/mm时,其MTF曲线在轴上大于0.4,在80...     

应用场光线传递方程计算鱼眼镜头像场像差

应用场光线传递方程,从鱼眼镜头的孔径光阑处,逆向追迹场光线传递方程,确定任意视场角场光线的初始位置,即光阑球差.正向追迹场光线计算鱼眼镜头系统物、像空间视场角之间的关系曲线;用多项式拟合求出关系曲线的解析表达式.通过反演运算,根据畸变图像复原物的图像分布,达到消除鱼眼镜头成像系统畸变的目的.最后,计算了一个160°鱼眼镜头光学系统的光阑球差和图像的畸变,并应用本文方法复原物的图像分布.计算结果表明:光阑球差的计算结果与真值的相对误差小于1%;复原的物方图像径向高度相对误差小于0.25%,说明本文计算鱼眼镜头像场像差的方法是可行的.     

多点光子多普勒测速光纤阵列耦合系统设计北大核心CSCD

设计了一种基于鱼眼镜头的高效率光纤阵列耦合系统,并将其应用于多点光子多普勒测速仪,可以在爆轰物理、冲击波物理和强激光等众多领域中开展多点测速。为满足大范围的空间光进行聚焦,设计了一款视场角为120°的大视场高分辨率低畸变的鱼眼镜头,再将光纤端面整体抛光8°角度进行阵列排布后与鱼眼镜头耦合,通过采用高精度机械零件及定心装调进行准确定位,使光纤阵列的中心与鱼眼镜头焦面重合,实现鱼眼镜头与光纤阵列的精密机械耦合。最后对所涉及的光纤机械耦合型鱼眼镜头组件的回波损耗进行了实际测量和讨论,经过验证该组件的37根光纤束每根的回波损耗大于55dB,符合设计指标要求。     

Design of object surveillance system based on enhanced fish-eye lens

A new method is proposed for the object surveillance system based on the enhanced fish-eye lens and the high speed digital signal processor （DSP）. The improved fish-eye lens images an ellipse picture on the charge-coupled device （CCD） surface, which increases both the utilization rate of the 4：3 rectangular CCD and the imaging resolution, and remains the view angle of 183° The algorithm of auto-adapted renewal background subtraction （ARBS） is also explored to extract the object from the monitoring image. The experimental result shows that the ARBS algorithm has high anti-jamming ability and high resolution, leading to excellent object detecting ability from the enhanced elliptical fish-eye image under varies environments. This system has potential applications in different security monitoring fields due to its wide monitoring space, simple structure, working stability, and reliability.     

基于图像处理的零件二维尺寸检测方法

为了提高零件二维尺寸测量精度和效率,提出一种基于图像处理的非接触式检测方法。对零件图像进行灰度化、采用自适应中值滤波算法来减小图像数据量以及除去噪声;通过最大类间方差法自动确定阈值获得二值图像;采用形态学梯度算子提取图像边缘,并用最小二乘法拟合像素尺寸;通过标准件法对系统进行标定获得零件尺寸。以6204-Z型深沟球轴承作为实验对象,获得轴承内、外径的尺寸。与游标卡尺测量结果比较,所提出的图像处理方法获得的内、外径平均误差达到9.6μm和0.7μm。通过实验对比与分析,方法快速有效,具有较高的准确性和良好的鲁棒性。     

薄凸透镜焦距测量方法的改进

本文分析了薄凸透镜焦距测量中存在的问题,并利用消除视差的方式来测量薄透镜焦距,第一种用消视差自准直法,用眼睛来代替目镜系统,将对像清晰程度的调节变为对横向的物与像视差的调节,可以大大的减少由焦深带来的误差.第二种用消视差共轭法,利用物与像的对称性,来测量焦距,同时巧妙的利用消除视差的方式.测量结果表明,利用消视差的方式得到的测量结果更精确,可达到0.4%.     

诺莫图法在薄透镜和球面镜成像分析中的应用

在满足近轴光线的条件下,可以利用成像公式和光路图法分析薄透镜或球面镜的物像关系,而本文介绍的这种诺莫图法,可以在直角坐标系上用坐标图示法分析薄透镜和球面镜的物像关系,不仅可以精确求得实物或虚物的成像位置,还可以判断出像的性质,具有简单、直观等特点,可以作为分析物像关系的一种补充手段.     

基于全场干涉测量方法的透镜三维轮廓测量

为了满足高精度透镜加工工艺的要求,设计了一套基于全场干涉测量方法的透镜三维轮廓测量系统。已标定的透镜三维轮廓测量系统利用分布式反馈激光二极管对透镜进行波数扫描,对CCD相机采集到的干涉图像依次进行随机采样傅里叶变换和解卷绕算法,最终通过计算得出透镜的三维轮廓数据。实验结果表明:该系统横向和纵向的分辨率均为0.011 3 mm/pixels,深度方向的测量均方根误差为±19.8 nm。系统结构简单、稳定性高,对透镜没有任何接触,不会对透镜表面造成损伤,适用于透镜的高精度轮廓测量。     

粘纤单丝数目自动检测系统的研究

针对化纤企业生产、检测的需要,研制了一种粘纤单丝数目自动检测系统。系统采用环形光源,从周围均匀照明经静电和高速风两次分离的粘纤,再由成像物镜将分离的粘纤清晰成像至高速面阵CCD传感器靶面上,基于Directshow技术自行编制出图像采集程序。利用自主研发的图像处理软件,处理粘纤图像信息,自动计算其单丝的数目,并给出判别结果。在图像处理方面采用分行消包络阈值分割法和连通域跟踪计数法,解决了粘纤计数中的胶丝重叠、分叉等关键技术难题,保证了计数准确率。该系统具有精度高、检测速度快等特点。     

基于传像束的小视场双目结构光三维形貌恢复

提出基于传像束传像和双目结构光相结合的三维测量系统,实现对无法直接成像场景,如爆轰、冲击等环境下的小视场物体三维面形测量.测量时,结构光直接投影到待测物体表面,变形条纹图像首先被成像到传像束前端面,再被传递到传像束后端面,并最终被成像到相机像平面,再由三频相位展开技术计算出对应相位分布后,即可根据双目匹配计算出待测物体...     

Segmentation of holographic images using the level set method

Image segmentation, which is to distinguish objects from background, has played an important role in holographic image processing. In this work, we propose a technique that uses the combination of rough segmentation and the level set methods for segmentation of holographic images with zero-order diffraction interference. To improve the image quality, we eliminate the interference of zero-order diffraction in digital holography using Sobel differential gradient algorithm based on digital image processing. After reconstruction, the rough segmentation including intensity transformations and Morphology methods is applied to acquire the rough contour of the reconstruction image. Finally, we adopt level set methods to smooth the object contour and improve its accuracy. Segmentation results for objects in holographic images are presented.     

基于ARM的嵌入式图像识别检测系统的设计

图像识别的主要目的是使用计算机作为工具对目标图像进行处理、解析与应用,通过数据分析检测出具有不同特征的目标和对象,发展至今其已成为了人工智能的基础。本文基于ARM嵌入式芯片提出了一种结合尺度不变特征变换匹配算法的图像识别检测系统,系统硬件部分采用模块化设计的思想以提高系统的兼容性,分为图像获取、数据采集、数据存储、图像识别等模块;软件部分采用斑点检测匹配匹配算法进行图像识别以提高图像识别速度与精度。实验结果表明所设计的系统具有识别速度快、精度高、可靠性高、故障少的特点。