纳秒脉冲激光图像的现场采集及快速分析

为了满足激光系统实战条件下的快速检测分析和保障维修的需要,采用宽光谱响应的面阵CCD成像器件和图像采集卡作为图像采集硬件,利用Visual C++6.0和Matlab混合编程设计图像采集分析软件,利用该系统开展了脉冲激光图像现场采集的相关实验.并对采集图像进行了快速分析和可视化显示.多次实验结果表明,该方法可实现对纳秒激光光斑图像的实时有效采集,结合分析软件可实现对采集图像的快速处理和空间分布特性的三维立体显示,另外该软件还能通过分析图像提供信息对比度高、易于观察的伪彩色图像.该方法的研究为激光系统的检测维修和战场激光主动侦察的目标探测与识别提供了基础的技术手段.     

激光光斑探测系统软件设计与分析

对激光光斑探测系统构成和光斑探测原理进行分析研究。在激光光斑探测系统软件设计中对图像采集控制和图像显示提出了全新的控制手段和设计思路,并对激光光斑采集软件和图像处理软件进行了详细设计说明,在图像处理软件设计中运用了一种激光光斑能量分布的三维伪彩色可视化方法,更加清晰反应光斑的不同区域能量分布的相对大小和位置。     

基于CCD的远场激光光斑测量系统开发与应用

针对被测激光器的特点,设计了基于CCD的远场激光光斑测量系统,通过设置CCD摄像机的控制参数,确保正确采集光斑图像,实现了图像的采集、显示、存储功能,并编写光斑图像分析软件,实现了光斑图像处理、参数计算、能量三维娃示等功能。     

基于CCD的激光测距机光轴平行性检测

提出了一种利用CCD器件检测激光测距机光轴平行性的方法,利用CCD和图像采集卡组成的图像采集系统对激光测距机瞄准系统十字分划像和发射的激光光斑进行采集,通过图像处理技术对采集到的图像进行处理,并确定激光光斑中心和十字分划中心坐标,即可获得激光测距机的光轴平行性误差.该方法能够实时、定量地检测光轴偏差,检测精度高,操作简单,有效地解决了传统方法只能定性地估算误差,人眼主观判断误差较大等问题.     

激光光斑测量系统的电路设计与实现

为了直接测量远场激光光斑,设计开发了一套基于热释电探测器阵列靶的激光光斑测量系统。针对热释电探测器噪声特性,将探测器响应信号通过前置放大、增益放大、峰值保持、A/D采集等电路处理,最后由主控计算机存储光斑信息,并对光斑图像进行分析处理。通过实际的远场激光测试实验,验证了该设计能够有效测量远场激光光斑。     

管道三维检测仪的激光光斑位敏探测技术

通过摄像机采集激光光斑在成像屏上的图像并计算光斑坐标变化的方法,来检测地下管线的位置分布以及弯曲变化,具有精度高、响应灵敏等优点。在投影屏边缘处设计了五个固定孔作为尺度定标点,采集激光光斑在管道中移动的投影图像,采用多种数字图像处理方法,获得了五个固定孔投影椭圆的位置以及光斑的位置。此方法比以前检测光斑位置的方法,数据稳定可靠,有助于地下管道的三维分布测试的精度提高。     

基于扫描成像方法的激光光斑测量系统研制

利用红外CCD摄像机和三轴转台等装置,研制了一套周视激光产品(360°探测视场)的激光光斑测量系统。通过开发一套分析处理软件来控制三轴转台转动,实现被测激光光斑在CCD摄像机靶面上的精密扫描,将激光强度信息和位置信息由数据采集卡采集,再由软件对采集到的图像数据进行拼接,便得到全视场激光光斑的2D和3D强度分布图,对其进行分析后最终得出全视场内发射激光发散角、激光光斑强度相对分布等激光光斑质量信息,从而为各种大小视场激光产品研制提供了一种对发射光斑质量进行分析和检测的手段。     

固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术

基于漫透射CCD成像法原理,建立了固体激光瞬时光斑时空分布测量系统。开展了该测量方法的可行性验证实验,能够精确地获得激光远场光斑图像,并运用Matlab软件对测量数据进行处理,得到激光远场光斑半径、光束质量、质心位置、光轴抖动、光强分布以及平均功率密度等参数。实验结果表明:利用漫透射CCD成像法测量固体激光远场瞬时光斑时空分布是可行的,测试系统采集频率可达120 Hz。该方法具有高分辨率、高帧频、低成本、使用方便的突出优点,能同时实现激光强度分布和功率的测量,测量功率误差小于2%。     

一种激光灭火训练系统的光斑检测算法

为有效解决激光灭火训练系统的激光光斑中心检测问题,在分析传统检测方法的基础上,提出了一种简单实用的光斑检测算法。该算法首先对采集图像进行高斯滤波,消除噪点；然后在图像的HSV颜色空间提取白色和红色分量并二值化；其次在待检测点的周围以光斑尺寸大小为依据选取四个参考点构造十字检测窗口,识别光斑区域；最后根据矩形形心计算光标中心。该方法计算简单,无需背景预测,可满足不同背景、不同光照环境下的激光光斑中心检测。实验结果表明了该算法的有效性。     

基于图像处理的智能射击训练系统

提出了一种基于图像处理的模拟打靶系统.该系统由带标定点的目标靶、摄像头、激光发射器及模拟显示器等部分组成,摄像头和激光器固定在训练枪上,激光光斑可覆盖整个目标靶.激光器发射激光的同时,摄像头跟随激光器实时采集激光光斑图像,图像处理系统对该图像进行处理获得目标靶上标定点位置,并把标定点坐标通过蓝牙无线送至模拟显示系统,当扣动训练枪扳机时,记录此时标定点坐标,该坐标即为射击成绩.该系统可以很好地模拟实弹射击训练,可实现多人共用一套系统同时进行射击训练,记录瞄准轨迹及击发时间,获得训练者的技术细节,提高训练效率,节省训练成本.     

高均匀性小孔径激光照明系统

激光照明应用当中激光的高斯分布和散斑现象极大地影响了照明质量,为了将激光器出射的高斯分布的激光整形成类似平顶分布,同时对散斑进行抑制,实现均匀的激光照明,对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。设计了一套基于"随机微透镜阵列"的激光照明系统,可实现出光孔径2mm,半发散角18°的平顶均匀激光照明。并对比了在此种结构下采用石英玻璃棒和自聚焦透镜作为光导元件时光斑质量的区别,对光斑的分布及散斑进行了测量,验证了此种方法能够将散斑对比度降低到4.84%,极大地提升了激光照明质量。     

论一种机载光电稳瞄系统照射精度的测量方法

本文采用成像法对机载光电稳瞄系统的照射精度进行测量,用光斑监测设备对目标靶和照射光斑进行摄像监测。对摄取的视频图像中,激光光斑中心与目标靶十字中心点的偏离进行处理,统计计算得到照射过程中的照射精度。     

激光光斑整形算法

为了消除红外激光光斑图像中的后向散射现象或使光斑的灰度分布更加均匀以便于观测,提出了一种基于光斑重心的后向散射抑制算法和一种激光光斑灰度值补偿的算法。基于光斑重心的后向散射抑制算法是在提取光斑重心位置的基础上,确定光斑的半径,最后通过设定的阈值决定图像的灰度值。光斑灰度值补偿算法要在确定光斑边缘点的基础上,计算出光斑中心,再通过光斑的区域能量来修正中心位置并确定光斑半径,最后以光斑中心和半径来矫正光斑区域图像的灰度值。给出两种算法的实验结果及分析,研究证明算法可以基本全部去除光斑图像中的后向散射现象,较好的修正光斑区域的灰度值分布情况,经算法处理后的图像适合应用于进一步的工程实验分析中或是进行实时图像观测。     

基于CCD和LabVIEW的激光光斑分析系统

建立了基于CCD和LahVIEW的光斑分析系统,以实时监测激光应用系统中光斑的状态.对通用图像采集卡的驱动程序进行配置以便在LabVIEW中调用.对采集到的原始图像用邻域平均法进行抑噪预处理,再用加权灰度重心法计算光斑的中心位置,用检测边缘的方法计算光斑尺寸.基于LabVIEW开发了具有独立界面的采集分析软件.     

激光通信成像光斑处理方法研究

本文针对目前海域条件下激光通信的难题,对海域条件下激光通信过程中成像的光斑提取方法进行了研究。依据此研究,搭建了测试平台进行实验,通过测试平台得到光斑图像,对光斑图像进行了处理,通过图像比对验证了此种方法的可行性,为激光通信海面通信光斑提取提供了一种解决方法。实验结果表明:采用本文方法在图像复原时最大误差在X方向为2.60像素,在Y方向为1.54像素。此种方法对于海域条件下的激光通信系统信标光光斑处理可达到应用所需效果。     

远场激光光斑图像处理方法研究

常用的基于高斯光束特性的激光光斑图像处理算法,处理远场光斑图像会丢失部分能量较低的光斑数据,致使处理出的光斑能量密度低端精度不能达到0.01J/cm2的需求。为了得到更精确的远场激光光斑数据信息,提出了基于噪声特性的激光光斑图像自动阈值处理算法。该算法在分析系统噪声特性的基础上,依据3原则确定图像提取阈值进行光斑图像处理。通过试验验证了该算法既能够有效抑制系统噪声,又能够改善光斑图像的处理质量,恢复光斑图像丢失的数据信息,使光斑能量密度低端达到探测需求。结果表明,基于噪声特性的光斑图像处理算法能够有效提高远场激光光斑的处理精度,更适用于远场激光光斑图像的处理。     

Evaluation of mismatch and non‐uniform illumination losses in monolithically series‐connected GaAs photovoltaic converters

This work evaluates the influence of mismatch illumination on the performance of GaAs monolithically series‐connected photovoltaic converters under laser illumination. A theoretical model which takes into account nonuniform illumination, light spillage and mismatch losses is presented. The influence of laser spot size on the converter efficiency is also addressed. The laser spot size must be chosen in order to make a trade‐off between mismatch and nonuniform illumination losses, which predominate in a laser spot diameter smaller than the diameter of the device, and spillage losses, which predominate in a laser spot diameter larger than that of the device. For single photovoltaic converters, it is advisable to reduce the laser spot diameter to values to less than that of the converter. For multiple photovoltaic converters, especially if there is a considerable misalignment between the light source and the device, a spot diameter slightly larger than that of the device is recommended. Otherwise, mismatch losses could severely limit MPC performance. When the laser beam diameter equals the device diameter, and for a 5% misalignment, efficiencies of 55.0, 53.6 and 50.1% are envisaged, for two‐, three‐ and six‐sector multiple photovoltaic converters, respectively. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.