基于SOPC的高帧频数字图像采集显示系统

为了代替PC机对高帧频数字图像进行实时采集显示,使用片上系统(SOC)和可编程片上系统(SOPC)的设计方法,设计了基于NiosⅡ软核的嵌入式图像采集显示系统。依据系统功能需求设计出系统架构,给出了系统各个功能模块的设计方法,对系统中接口模块的信号时序和图像数据缓存处理架构进行了软件编写及仿真。描述了应用该系统所进行的高帧频图像采集显示实验,并分析了系统性能。实验结果表明:对于帧频高达1 230帧/s、分辨率为128×128的图像源,该系统可以对其进行实时的采集显示。满足了降低成本、节约空间、提高系统稳定性和工作带宽的要求。     

基于 Camera Link 接口的高帧频数字图像采集显示系统

设计了基于 FPGA 的嵌入式图像采集显示系统,并对该系统采用的接口协议、匹配端口和软硬件架构进行了研究.给出了系统各个功能模块的设计方法,对系统中接口模块的信号时序和图像数据缓存处理架构进行了软件编写及仿真.实验结果表明:满足了降低成本、节约空间、提高系统稳定性和工作带宽的要求.     

基于FPGA的通用液晶显示控制器的设计和实现

基于FPGA研究了液晶显示的驱动方法,参照液晶显示的逻辑和时序标准设计了可选择分辨率的通用液晶驱动,用Verilog硬件描述语言编写了通用液晶显示驱动控制器,可以实现不同分辨率的清晰动态显示,在不需要修改核心代码的情况下,普遍适用于多种分辨率图像切换显示。经实验验证,该通用液晶显示控制器占用资源少,能够满足液晶显示时序控制的要求;通用性好,可移植性强,在系统外扩高速存储设备后即可作为嵌入式系统的一部分驱动标准高分辨率液晶显示器。     

傅里叶望远镜成像原理对比验证

为了有效开展傅里叶望远镜成像原理的外场实验,建立了傅里叶望远镜成像过程模型并进行了定量模拟,同时搭建了实验室仿真实验进行对比验证。首先,根据傅里叶望远镜成像原理将成像过程分解为多个阶段。然后,依据不同阶段对探测波面的不同作用建立了相应的波动光学模型,并在确定望远镜配置参数的基础上开展了成像过程的模拟验证。最后,搭建了相同配置的室内仿真实验并完成了对比验证和影响因素分析。结果表明:定量模拟验证与实验室内仿真验证有较好的一致性,在探测波长532 nm、信噪比大于等于100的情况下均能较好地重构出目标图像。对比验证可为傅里叶望远镜后续的外场实验提供参考。     

激光主动照明成像实验研究

激光照明成像系统为主动光学系统。在低照度情况下,使用激光对远距离目标进行照明,最终利用激光回波在CCD上成像。通过对激光经大气传输后回波功率的研究,对激光照明成像系统作用距离进行推导。利用886 nm固体激光器和CCD相机建立实验系统,验证利用激光照明在主动探测中的可行性。     

自适应光学系统校正后实际分辨率评价指标

为了评价地基大口径望远镜对空间目标自适应光学系统校正后的实际分辨率,提出了可分辨单元数比指标。结合1.23 m自适应光学望远镜的观测数据,对可分辨单元数比的物理意义、适用范围、误差影响因素以及大气弥散的影响进行了分析。结果表明：可分辨单元数比能全面反映望远镜系统对空间目标自适应校正后的实际分辨率,且物理意义更直观;适用于所有可获取波前特征的望远镜自适应校正后实际分辨率的评估;其误差主要依赖于波前探测器的测量误差;大气弥散对其影响可忽略。     

压电智能桁架结构的建模与最优振动控制

为了实现桁架结构振动主动控制,建立了智能桁架结构动力学模型和最优振动控制模型,对动力学建模和最优控制建模方法进行了研究。首先根据有限元理论和Hamilton原理,建立了智能桁架结构的机电耦合动力学方程,方程中含有与作动电压有关的耦合刚度矩阵,采用缩聚变换对动力学方程进行了简化,该动力学方程可用于机械/电荷作用下结构的静动力分析和控制系统设计。然后将推导的动力学模型变换为状态空间方程的形式,根据线性二次型最优控制理论,推导了结构振动控制的数学模型,通过最小化性能泛函,求解黎卡提矩阵代数方程确定了最优控制输入。最后给出了平面桁架结构振动控制算例验证建模过程和算法。结果表明,通过最优振动控制可以使结构振动快速衰减,达到振动抑制的效果。     

用空间解析几何法进行天文定位定向的误差分析

为了确定三视场定位定向设备各个误差源对定位定向误差的影响,建立了定位定向的误差分析模型。首先,给出了三视场导航设备采用空间解析几何法进行定位定向的原理。其次,指出影响定位定向的各个误差源,归纳分析了误差源的特性、概率分布以及误差源对定位定向信息对的影响。然后,利用定位定向原理建立起定位定向误差分析模型。最后,利用蒙特卡罗法进行误差仿真分析。仿真结果表明系统的定位均值误差为121.0 m;定向均值误差为7.4,并指出定位定向主要的误差源是水平测量误差,其次是垂线偏差数据的误差。野外实验表明,该系统的定位均值误差为182.12 m;定向均值误差为9.3,水平测倾角的误差对定位定向结果的影响最大。     

基于FPGA的近红外实时透雾成像方法

针对雾天图像的退化现象,提出采用近红外波段成像和视频图像处理技术相结合的透雾成像方法。根据视频图像相邻两场直方图相似性特点,提出了改进的直方图均衡化算法处理雾天降质图像。改进算法简化系统结构,降低逻辑设计复杂度,节约了高速存储器部分硬件资源。算法经过MATLAB仿真验证,并在FPGA视频图像处理平台上硬件实现。实验证明改进算法增强雾天图像的同时满足标准视频图像处理25帧/秒的实时性要求,结合近红外波段透雾能力使雾天能见距离提高1.5倍以上。     

620mm薄镜面主动光学望远镜校正实验

对620mm 口径薄镜面主动光学望远镜进行了主镜面形校正和系统波像差校正实验。主镜支撑结构由轴向36 个主动支撑点和侧向6 个被动支撑点组成, 其中轴向33 个支撑点用于主动校正,3 个作为虚拟硬点用于控制主镜空间位置;利用研制的Shack-Hartmann（S-H）传感器作为检测设备,采用最小二乘法计算校正力。实验中在对系统校正能力测试的基础上,选择了中低频Zernike 像差参与校正。通过将S-H 传感器固定在主镜曲率中心位置, 完成了主镜在不同俯仰角下的面形校正, 将初始状态约0.6RMS 校正到/12～/15RMS。而后通过平行光管发出的星点目标,对望远镜系统进行了波像差校正,使系统波像差从初始约0.65RMS 校正到约0.2RMS,分辨率由18 lp/mm 提高到45 lp/mm。