时间分幅型二维光子计数斑点人像探测系统

在简要叙述了云南天文台斑点相机研制的改进的概况之后，介绍了对新型斑点ＹＯＳＣ－４－时间分幅型二维光子计数斑点像探测系统的研制情况及该系统的性能，试验和分析表明，当进行天文斑点成像记叙有限星等达到１２＾ｍ；随后给出了一些实际的斑点图观测资料和偈复原结果。     

宽覆盖高分辨率机载相机光学系统设计

针对机载相机广域高效航拍作业需求,采用新型级联光学成像结构,设计了一种宽覆盖高分辨率机载相机光学系统。该系统由对称前置同心物镜和中继转像透镜阵列组成,对称前置同心物镜获取剩余像差均匀的宽视场曲面像,中继转像透镜阵列对该曲面像进行视场细分、剩余像差校正及中继成像。所设计的机载相机光学系统焦距为60 mm、F数为3.4、视场角可达132°。基于一阶理论和像差特性,在不同飞行高度对地观测时,研究了机载相机光学系统的成像质量与宽视场曲面像的关系,获得系统在不同飞行高度实现清晰成像的方法。通过像质评价,结果表明,优化设计的系统在低空、中空及高空进行对地观测时,像面光线追迹点列图方均根半径均优于1.6μm,在奈奎斯特频率为230 lp/mm处,调制传递函数均达0.4,系统成像性能优异且像质均匀。新型级联光学成像系统适用于不同飞行高度的机载相机。     

弱光紫外星模拟器的研制

为了解决月基紫外深空观测相机地面定标的难题,研制了一种动态范围大、星等模拟精度高的紫外星模拟器。该模拟器采用5 m离轴光管作为准直光学系统,用双积分球系统作为均匀光源,可模拟3～16等星的弱目标,其星等最小分辨率为0.2等星,星等不确定度为5.48%。通过试验证明,该星模拟器完全满足月基紫外弱光星等深空观测相机地面定标的试验要求,不仅可以在实验室内标定紫外观测相机的探测能力和灵敏度,还可用于测试观测相机的其它参数指标,为发展深空高轨探测相机提供了地面定标基础。     

弱光紫外星模拟器的研制

为了解决月基紫外深空观测相机地面定标的难题,研制了一种动态范围大、星等模拟精度高的紫外星模拟器。该模拟器采用5 m离轴光管作为准直光学系统,用双积分球系统作为均匀光源,可模拟3～16等星的弱目标,其星等最小分辨率为0.2等星,星等不确定度为5.48%。通过试验证明,该星模拟器完全满足月基紫外弱光星等深空观测相机地面定标的试验要求,不仅可以在实验室内标定紫外观测相机的探测能力和灵敏度,还可用于测试观测相机的其它参数指标,为发展深空高轨探测相机提供了地面定标基础。     

天文望远镜像差对斑点成像技术的影响

着重研究了采用斑点成像技术处理天文望远镜图像时,光学系统固定像差对图像恢复结果的影响。在详细研究各种恢复天文图像振幅和相位的理论和方法的基础上,建立了一个包括Labeyrie振幅恢复方法和KnoxThompson相位重构方法的恢复扩展目标的斑点成像处理模型,分析了光学系统固定像差对系统传递函数相位分布和目标相位重构的影响：天文目标通过大气成像,固定像差将会被淹没在大气湍流随机起伏中,像差对相位重构没有显著影响。处理图像结果表明,斑点成像技术能同时消除大气湍流和望远镜系统固定像差的影响,得到高分辨力的扩展目标图像。还提出了一种消除光学系统像差的方法。     

12MeV LIA X射线斑点测试及其调制传递函数

 介绍了测试12MeV LIA X光斑点的测试系统,利用刀口法和大孔成像法测出所成像的黑密度分布, 获得X光斑点大小结果; 根据该光源的近乎轴对称特点和大孔所成像的密度分布,经数值处理拟合出斑点强度的空间分布;利用该系统,获得了判断12MeV LIA X光成像空间分辨能力的调制传递函数。     

激光斑点漂移的研究

用激光照射粗糙表面时,可以观测到颗粒状的细小斑点,当人眼或相机移动时,观测到斑点也发生移动.分析了激光散斑产生和漂移的原因,将散斑漂移简化为几何光学和波动光学问题,得到一致的散斑漂移速度计算公式.利用Mathematica计算光强关联函数,证实圆斑越大散斑越小.实验测量了散斑漂移速度与相机移动速度的关系,结果符合理论公式.     

真空短间隙微弧级联效应观测

利用0.5 mm间隙微通道板成像器观测了微弧放电的斑点级联效应.实验发现,微弧阴极斑点的运动轨迹呈多类型的折线轨迹,斑点间隙在200—300 μm,首发射阴极斑点的放电强度比次级斑点高一个量级以上,而且次级斑点之间的放电强度相对稳定,次级斑点在放电阴极表面无融蚀现象.实验表明,次级斑点产生机制与首发射存在较强的依赖关系.     

对迭代最小二乘法天文像复原方法的改进

在天文班点成像技术中，Hofmann等提出的迭代最小二乘法－－积木法，能避免在由被观测目标像的重谱复原相位谱时复杂的相位递推过程，因此相误差的传递和积累也被消除了，但在该方法中，存在着新的问题；需要大量投放木块的迭代次数和长时间的处理过程，为提高该方法的工作效率，用“迭代位移叠加法”对目标斑点图进行预处理，经少数几次位移叠加的步骤后，很快就提供了目标像的基本结构和分布，得到了积木块投放点的位置，从而避免了盲目投放，大大减少了迭代投放的次数，显著地提高了该方法的效率。     

真空短间隙微弧级联效应观测

利用0.5 mm间隙微通道板成像器观测了微弧放电的斑点级联效应.实验发现,微弧阴极斑点的运动轨迹呈多类型的折线轨迹,斑点间隙在200—300 μm,首发射阴极斑点的放电强度比次级斑点高一个量级以上,而且次级斑点之间的放电强度相对稳定,次级斑点在放电阴极表面无融蚀现象.实验表明,次级斑点产生机制与首发射存在较强的依赖关系. 关键词： 阴极斑点 微弧级联 微通道板成像器     

激光片光三维传感中降低散斑影响的新方法

提出一种激光片光三维传感中降低散斑影响的新方法,片光面内扫描合成孔径法。通过向被测物体表面投射面内扫描的片状激光束,产生空间变化的动态散斑光场,这样的光场在成像透镜光瞳平面上的移动,其时间平均效果等效于利用了一个大的“合成孔径”,降低了散斑的影响,明显地提高了测量精度。文中给出了合成孔径的理论分析和三维面形测量的实验结果。     

数字散斑相关方法实现鼠标定位原理

在激光鼠标工作原理的基础上,利用数字散斑相关方法对激光鼠标的定位原理进行了研究。设计实验得到散斑场并用数码相机拍摄。用图像采集卡采集CCD扫描数散斑图像得到的图像,将图像数字化,分析数据得到了图像最优采样的像素单元和图像位移两个参量。基于两个参量,实验采集散斑图像在一定的轨迹运动下的散斑场,用Matlab软件模拟,并比较分析了实验和模拟结果。结果表明,用数字散斑相关方法可以实现激光鼠标的定位功能,并且分辨力可达到1μm,远高于市场上激光鼠标30μm的分辨力。     

Digital Photography in Measuring the Inclination of the Object Surface with Formation of a Speckle Structure

Optical schemes for measuring surface inclination due to shift or deformation are considered. Speckle-interferometry methods are used. The distinguished features of these schemes are connected with using a digital photocamera and a forming speckle structure in nonmonochromatic light. Several technical solutions are proposed making it possibile to measure inclination with an accuracy up to tenths of degree using standard cheap equipment. To form the speckle structure, the pattern of a random binary structure with unit size of several millimeters is used in the base fixed plane. The digital camera was placed in the analyzed plane and turned together with the plane. It registered a reduced image of the pattern. The registration was done for two positions of the surface, the pattern being illuminated by the camera flash lamp. Measuring the width and orientation of the interference fringes formed for the two speckle structures allows one to determine the inclination and orientation of the rotation axis.     

利用激光散斑获取深度图

相对于普通灰度和彩色二维图像,深度图像可以得到物体的三维信息,使视觉识别和人机交互更加智能。国内外目前还没有低成本、公开的实时获取高质量深度图的方法。本文在对散斑图获取深度图原理研究的基础上,采取激光散斑的方式,运用块匹配的方法给出了一种大范围深度图的获取方法。首先,从原理上验证了块匹配方法的可行性;然后,分别从理论和实验两个方面对深度图的计算公式进行了推导和验证;再次,对深度图恢复过程进行了详细叙述,包括散斑图像的预处理和块匹配的过程;最后,给出了运用该块匹配方法得到的实验数据。实验结果表明,本文方法在物体距离相机50 cm左右时精度可以达到5 mm,200 cm时精度可以达到5 cm,可以满足室内大部分对象的识别要求。     

斑纹全息术天文高分辨率像复原实验

简要地介绍了斑纹全息术的原理,报道了用斑纹全息术对两天文双星ＡＤＳ１１３４４和ＡＤＳ１６６４８进行的高分辨率像复原观测结果。     

散斑照明宽场荧光层析显微成像技术研究

介绍了一种新的宽场荧光层析显微方法.在传统宽场显微镜中引入散斑图案照明样品,控制散斑图案的动态变化,利用CCD相机记录对应的一系列荧光图像.由于焦平面内强度变化远比焦平面外强度变化剧烈,通过合适的算法能够获得焦平面的层析分辨的荧光显微图像.标定了系统参数,并研究了不同的图像重建算法对系统性能的影响,获得了不同生物组织样品的层析图像.实验表明,该显微方法能用于组织光学切片成像,在临床医学中具有实际应用价值. 关键词： 荧光 散斑照明 荧光显微 层析     

Construction and operation of a simple electronic speckle pattern interferometer and its use in measuring microscopic deformations

The construction and operation of a simple electronic speckle pattern interferometer (ESPI) is described. The underlying theory behind the operation of the interferometer, which is sensitive to out-of-plane displacements, is given. The interferometer uses a commercial digital still camera for image acquisition and a personal computer for image storage and analysis. The interferometer was used to measure microscopic deformations of a steel plate caused by small loads. The results were found to be in good agreement with the predictions of the elastic theory. Various possible applications of the interferometer are mentioned.     

利用激光三角测距法提高三维面型检测精度的方法

本文首先介绍了根据激光三角测距原理并采用片光照明、面阵ＣＣＤ接收的三维面形检测原理，其优点在于物面相对于测量头仅需一个方向移动即可完成二维扫描，使测量系统结构简单、便于控制。其次分析了影响其测量精度的几个主要因素，即散斑噪声、接收器件本身的分辨率、投影片光束的宽度与稳定性。散斑噪声造成了投影光斑的抖动，ＣＣＤ的分辨率限制了测量系统的分辨率，而片光束的质量影响着ＣＣＤ光敏面上像斑的准确定位。针对其各自的特点给出了相应的解决途径。     

Comparison between instantaneous and integral intensities in dynamic speckle pattern interferometry

A new speckle measurement technique called temporal speckle pattern interferometry or time sequential speckle pattern interferometry has been developed recently. Its principle is that by capturing the temporal speckle patterns related to the object deformation or displacement, the whole-field displacement, the amplitude of the vibrating object and the shape of the tested object can be calculated through speckle intensity fluctuation scanning technique or Fourier-transforming method. In this paper, we combine the analytical and numerical methods to simulate the properties of the time demodulation in temporal speckle patterns interferometry techniques. The performance of three kinds of temporal phase sequences, power, exponential and harmonic phase sequences, are studied with the parameters of temporal speckle intensity fluctuation, the value of the spatial phase term, optical integral time of the recording camera and the initial phase of the temporal speckle intensities. The results indicate that the normalized value and period change of the instantaneous intensity are nearly coincident with that of the integral intensity for the harmonic temporal phase sequences and are different for the power and exponential temporal phase sequences.