基于机器视觉的红外瞄具零位走动量检测系统

为满足红外瞄具零位走动量数字化、高精度的检测需求,设计了基于电荷耦合器件(CCD)机器视觉技术的红外瞄具零位走动量检测系统。提出一种新的零位走动量检测模型,依据检测系统的技术指标及要求,设计了离轴抛物面反射式准直光学系统及针孔靶。为减小由相机倾斜引入的测量误差,建立了相机姿态自适应校正模型,并首次将其应用于零位走动量测量中。设计了图像判读软件,采用重心法对靶标中的圆斑中心进行定位,利用泽尼克矩的旋转不变性,对边缘像素点进行细分。成功研制了一台样机,加工装调后进行了测试实验,结果表明,系统的不确定度优于0.02mil,能有效避免由相机倾斜引入的测量误差,满足红外瞄具零位走动量数字化、高精度测试要求。     

基于颜色矢量角的彩色图像检索算法研究

通过分析利用颜色直方图进行图像检索时存在的问题,提出了一种基于图像边缘空间分布特征的图像检索算法。即利用颜色矢量角对亮度不敏感,对色度和饱和度敏感的特性来提取图像的边缘信息。在图像的边缘空间,提取图像边缘点的颜色矢量角直方图,以此来描述图像的内容。该算法充分利用了图像的颜色信息、边缘信息及形状信息,实验表明该算法具有较好的光照不变性、尺度不变性、平移不变性和旋转不变性。     

基于TeO_2晶体的声光可调谐滤波器消色散设计

声光可调谐滤波器(AOTF)是一种新型的色散元件,被广泛应用到光谱成像领域,但由于其在调谐时,衍射角会随着波长的变化而变化,造成图像漂移。为了解决AOTF光谱相机晶体色散引起的图像漂移问题,采用了在晶体出射面外添加棱镜的方法。通过分析晶体旋光性对介质外衍射角的影响,比较发现当入射光极角很大时,必须考虑晶体的旋光性对介质外衍射角的影响,在此基础之上分析棱镜偏折角与棱镜顶角和材料的关系,当入射光极角为28°时,添加顶角为10.1°的棱镜可得到0.0007°的消色散偏差。由此说明,在光路中添加材料和顶角合适的棱镜,可以很好地消除AOTF光谱相机中晶体的色散。     

相机姿态校正模型的红外瞄具零位走动量测量

根据红外瞄具零位走动量高精度测试需求,提出了一种基于相机姿态自适应数学模型的红外瞄具零位走动量测量方法。设计了一种相机姿态自适应修正新算法,建立了相机姿态修正模型,并将其应用于零位走动量测量,克服了由于CCD相机倾斜引起零位走动量测量误差的难题。基于图像判读技术,采用重心法对针孔靶及瞄准分划图像进行定位,利用Zernike矩不变性质实现边缘点的亚像素细分。构建了实验系统,经实验验证,测量精度优于0.02mil(1mil=0.254cm),满足红外瞄具零位走动量的高精度测试需求。     

多组元全动型变焦物镜设计

为了寻找求解多组元全动型变焦系统更加简单而有效的方法,采用程序法的形式,通过给定初始参数(各组元倍率、间隔),对目标系统进行初始数据计算;然后通过给定其限制条件(正切差、变焦曲线曲率、视场角和系统总长)作为控制指令对数据进行优化;最终给出满足条件的光焦度分配,并计算出系统各组元数据参数。为了验证该方法的可行性,以四组元全动型变焦物镜为例,计算出了满足条件的系统参数,通过程序给出的初始数据在光学设计软件Zemax上完成光学系统仿真设计。将程序给出的光焦度分配与Zemax给出的焦距结果进行了对比,结果表明两者数据非常接近,从而证实了该方法的可行性。     

飞行器姿控模糊参数整定PID算法研究

针对光学成像卫星姿态大角度机动控制要求,在力矩受限的情况下,设计了一种模糊参数整定PID算法,通过模糊智能控制器的输出来对经典PID控制器的参数进行整定,并设计了适合的隶属度函数及论域,使模糊控制器的整定参数更趋近于适应控制情况要求。同时,结合验证非线性控制的幅-相曲线稳定性判定定理,用多级继电函数来描述模糊控制器数学模型,证明文中的卫星姿态大角度机动模糊参数整定PID控制系统的稳定性。仿真结果表明,该智能控制算法有较好的控制性能和鲁棒性,其超调量为0.2%,控制指向精度为0.05°,稳定度为0.005°/s。在系统参数改变±50%时仍能渐进稳定。     

纳米SrMoO4：Yb，Er上转换发光粉的合成及其性质

以柠檬酸为络合剂，用溶胶．凝胶法制备出纳米级上转换发光粉SrMoO4：Yb，Er。XRD、TEM确定了样品SrMoO4：Yb，Er是四方晶系，其粒径约为70nm，属于多晶。实验表明：用980nm LD对其进行激发，在室温下观察到了526，548nm附近的绿光发射和652nm附近微弱的红光发射，分别对应于Er^3＋离子^2H11/2→^4I15/2，^4S3／2→^4I15/2和^4F9/2→^4I15／2的跃迁；当n（Yb）／n（Er）为7：1时，上转换发光强度最强。由激发功率与发光强度的关系得出绿光和红光发射均为双光子过程。     

三维激光雷达在火炮偏离角测量中的应用

针对目前国家军用标准(GJB)方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度低、效率低、工作人员多、结构分散等问题,提出了一种新型火炮偏离角度的测量方法。方法基于三维(3D)激光雷达空间点三维坐标测量原理,采用火炮身管粘贴标准靶球,通过测量标准靶球空间点的球坐标解算出调炮前后两条空间直线方程,并经空间向量投影,转换为在投影面上进行直线方程的求解,进而求得火炮偏离角,并用微分法进行测量精度分析及计算。分析了该方法的原理、测量过程并与现行GJB方法进行比较,实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量的效率和精度都有明显提高。     

CMOS图像传感器在数码相机中的应用

对CMOS与CCD图像传感器的特点及其在数码相机中的应用进行了讨论，着重研究了CMOS图像传感器芯片的应用及其发展前景，针对CMOS图像传感器的特点设计了一个完整的数码相机，并利用PC机中的图像处理软件处理和显示所拍摄的图片。     

全内反射型太阳能聚光模块设计与研究

设计了用于太阳能聚集的全内反射（Total-internal-reflection,TIR）聚光器并采取措施进行优化,将多个TIR聚光器进行叠加放置在光波导板组成波导聚光模块。太阳光线经TIR聚光器阵列收集后照射到光波导板上并在其内部传播,由末端的光伏电池吸收。由实验结果可知,在光波导板长度为400 mm增至4 800 mm的过程中,光学效率由88.6%降低为40.2%,而辐照度由212 W/m2增长为980 W/m2。这样根据不同需求选取不同长度的光波导板,并在保证较高的输出功率的前提下大大减少所需使用的光伏电池面积,同时TIR聚光器只需水平放置在光波导板上,避免了透镜阵列与光波导板的严格对准要求,降低了制造与装配成本。