Frequency-stabilized seed laser system for dial applications around 0.94 μm

Absolute frequency stabilization of an extended-cavity diode laser at 0.94 μm is reported. The diode laser was frequency locked against rovibrational absorption lines of water vapour by using the frequency modulation spectroscopy technique. The stabilized oscillator shows a short-term frequency stability level of 40 kHz for integration times of 1 s and a long-term frequency drift lower than 10 MHz for observation times longer than 10³ s. The frequency-stabilized oscillator system is mounted on a compact breadboard (75 cm×50 cm) and constitutes the seed laser system for the injection of a high-energy DIAL laser transmitter operating in the 0.94-μm spectral region.     

高精度V棱镜折射仪光机结构设计

针对传统V棱镜折射仪采用光学度盘,目视对准方式无法满足现代光学玻璃生产线以及高精度折射率测量的需求。提出一种新型的高精度基于CCD 机器视觉对准的V棱镜折射仪的总体设计方案,并对准直光管、传动机构、锁紧和微调机构以及轴角编码测角机构等主要组成部分进行了光机结构设计。在考虑空气折射率影响因素的修正公式的基础上,分析了仪器的检测误差。实验结果表明:其折射率检测精度可达 310-6,满足了高精度V棱镜折射仪的技术指标要求。     

多通道热释电IRFPA图像拼接采集系统

为了实现分辨率高的大规模热释电IRFPA探测器,设计了多路通道并行输出的读出电路。针对多路输出的热释电IRFPA探测器,依据热释电探测的时序要求,设计了图像拼接采集系统。利用外部驱动信号控制采集卡的触发及采样时钟,由斩波器同步信号判断热释电探测器的亮场及暗场信号。构造PC-DAQ虚拟仪器系统对多通道输出的热释电型IRFPA进行多路并行图像采集,并对每路图像信号进行亮、暗场判断后进行差分处理,通过软件拼接处理成一副完整的图像,最终在软件平台上显示。对实验室研制的160列120行双通道读出及320列120行四通道读出的热释电读出电路进行了图像采集实验,对于同样阵列大小的单通道读出探测器,双通道结构读出速度提高了1倍,四通道结构读出速度提高了3倍。通过采集成像实验验证了系统的可行性。     

基于机器视觉的布匹瑕疵在线检测

为实现图案布匹瑕疵在编织过程中的实时检测,提出一种通过区域差影自动分割瑕疵区域的检测方法。通过求取水平和竖直两方向距离叠加函数极值,并对极值做权重分析,精确求取纹理基元周期;根据所求纹理基元周期确定区域差影的区域大小,并对区域差影图像求取梯度,再进行标记分水岭分割,能够快速准确地分割出纹理瑕疵区域。实验结果表明:该算法能够准确地检测出纹理布匹瑕疵的位置,检测一帧用时200 ms,准确率均达98%以上,实时性强,检测精度高,满足工业现场要求。     

直视型微光夜视系统最小可分辨对比度模型

从信号检测和人眼视觉角度出发,研究了直视微光夜视系统综合性能评估理论,推导出直视型微光成像系统的MRC（最小可分辨对比度）模型。该模型将光学传递特性与系统信噪比结合,建立了系统直视微光夜视MRC与目标特性、直视微光夜视仪以及人眼各部分参数之间的数学关系。验证结果表明,由该模型得到的系统极限分辨率相较于系统实际测出的分辨率相对误差为3.08%。     

一种眼镜镜片缺陷自动化检测系统的研究

根据光散射原理和视觉检测的方法,研究开发了一种基于机器视觉的眼镜镜片缺陷自动化检测系统,对眼镜镜片进行图像获取、简单的图像处理与分级、分拣,实现对镜片的分类。系统采用并行机构运行,利用低角度前向照明方式获得了镜片表面和内部的斑、杂质、羽毛等缺陷图像;利用归一算法进行图像处理与分级,得到不同缺陷的识别信息。实验结果表明,系统能够检测出镜片中含有的所有缺陷,每个镜片的平均检测时间控制在2 s以内,检测精度为0.038 mm。     

一种正六边形检测方法的研究

提出了一种基于几何特征的正六边形检测方法。在简述Hough变换原理和正六边形特点的基础上,把正六边形的检测分解成直线和圆的检测,以及线段长度和直线夹角的计算。利用检测到的直线,在图像平面内建立直线方程,依据直线方程,计算相邻两条直线的夹角和交点,求出每条边的长度,同时检测6个交点是否均匀分布在同一圆周上。在螺栓头部正六边形检测实验中,角度测量误差为0.38%,边长测量误差为0.85%。结果表明,该方法是有效的,能准确地检测出图像中的正六边形。     

电子白板系统中参数标定方法的研究

为了避开复杂繁琐的摄像机标定过程,提出了一种基于CCD摄像机的电子白板系统参数标定新方法,实现了开机自动标定系统参数的功能。采用Harris角点检测算法成功提取了参考点的像素坐标,并直接运用射影变换交比不变性,推导出白板边框图像像素距离与实际物理距离的映射关系式,进而获得了摄像机的光心坐标。简要分析影响系统标定精度的因素,并设计出减小标定误差的方案,最后搭建实验平台标定系统参数。实验结果表明:该标定方法实现简单,应用方便,且对于单位长度为1 cm的标定块而言,标定误差小于0.04 cm。     

折反式微光夜视物镜的光学设计

介绍一种长焦距、大相对孔径微光夜视物镜的光学设计。设计参数为焦距100 mm,相对孔径1/1.4,视场10。为增大视距,减小物镜尺寸和质量,并且满足在宽光谱范围消色差的要求,选择均为球面的折反式物镜结构,在相同焦距和相对孔径的条件下折反式系统比折射系统尺寸更小,质量更轻。在设计过程中引入曼金反射镜,增加设计自由度。经优化设计达到较好的成像质量,空间频率在50 lp/mm时,轴上传递函数大于0.4,轴外传递函数大于0.2,与像增强器极限分辨率相匹配,全视场畸变小于2 %,物镜总长达到67 mm。     

一种基于机器视觉的平面光波导器件封装手动耦合系统

对平面光波导器件封装手动耦合系统进行了改进,增加了3个黑白摄像头,3张AV转USB采集卡,通过采集卡采集对准图像,利用LabVIEW8.2和IMAQ vision软件编程,将图片进行BCG调节、反转、闭合、边缘提取、手动阈值、形态学变化、直线拟合等一系列处理和识别后,实现了对光波导分路器与输入、输出光纤阵列的平行度和像素距离的检测,以一个熟练工封装132路平面光波导来说平均节省了对接封装时间10 min,减少了操作者的劳动量,减小了对准损耗,减小了人为误差。