光电子技术

TNZ 2004020099多光谱辐射层析重建三维火焰温度场/万雄,(2}高益庆,(21何兴道(南京航空航天大学)11光学学报一2003,23(9).一1099一1104提出一种基于多光谱辐射测温理论及光学层析技术的三维温度场重建方法.建立了基于参考温度的多光谱测温法数学模型,提出了一种基于模拟退火理论的变松弛因子的光学层析技术新算法,通过计算机数值模拟,详细考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果并一与传统的代数迭代重建算法及滤波反投影算法进行比较.计算结果表明,变弛豫因子重建算法重建精度最高.作为一个应用实例,用多光谱辐射变弛豫因子重建层析方…     

一种基于面阵CCD的单波长辐射测温方法

介绍了一种基于面阵CCD的单波长辐射测量三维温度场的方法.通过引入一种新型的多路面阵CCD数据实时采集系统采集待测温度场多个方向投影数据,利用计算机层析技术重建温度场内部空间物理量的分布,然后根据维恩近似公式获得空间温度场的分布.对多路CCD数据实时采集系统的内部构造以及工作原理进行了较为详细的阐述.并对蜡烛的火焰温度场进行了测量,最后用热电偶验证此方法的正确性.利用此系统可以做到数据实时采集,为三维流场的实时测量奠定了良好的基础.     

人体测温的分布式光纤温度传感器的设计

比较基于瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射的三种温度传感器的特点,分析了基于拉曼散射温度传感系统的三种温度解调方式,选择了利于研究体表温度场变化特点,利用拉曼散射比值来解调温度信息的系统结构,设计了基于分布式光纤传感器的人体测温系统。     

面向三维球体空间温度场的对射式超声波测量研究

温度测量在航空航天、公共安全、智能制造及智能家居等方面具有重要意义。基于超声波原理的测温技术是近年来发展起来的一种新型温度测量方式,超声波测温技术具有非接触式,温度测量范围广,响应速度快和测量准确度高等特点,在航空发动机、微波干燥等领域表现出了良好性能。该文面向三维球体空间温度场测量的需求背景,基于超声波飞行速度与介质温度相关原理,采用收发同体式超声波换能器,设计了针对二维圆形平面的8换能器结构和针对三维球体空间的26换能器结构,提出了分时轮训超声波换能器接收控制策略,建立了基于径向基函数的空间温度重构算法,并基于Matlab平台对测温方法进行仿真。仿真结果表明,对于构建的对角偏斜和中心对称二维圆形平面温度场模型,以及中心对称三维球体温度场模型均具有良好的重建效果,同时在超声飞行时间的测量中还叠加了标准差分别为0.02%、0.03%和0.05%的三类高斯白噪声,进一步验证了该文提出的对射式超声波温度场测量方法具有较好的鲁棒性。     

被动毫米波三维成像技术初探

在简述当前被动毫米波二维成像技术已取得的成果及存在的不足的基础上,介绍了被动三维成像技术的原理、优势及难点. 对理想均匀球面阵列的被动三维成像性能进行了仿真分析,并着重对由成像遮挡问题引起的成像效果恶化进行了仿真评估. 最后提出了一种适用于非合作式人体安检的“门”型通道成像阵列,并对其能够实现的被动三维成像效果进行了探讨. 结果表明,所提出的“门”型通道成像阵列理论能够实现波长级的被动三维成像分辨率.     

基于三维视觉的小型室内空间合理设计

为了满足人们多样、复杂、多变的居住需求与审美需求,对三维视觉的小型室内空间进行合理化设计,提出一种基于三维视觉的小型室内空间合理设计方法。首先,进行三维视觉的小型室内空间标定,获取成像平面与三维点间的相对应关系,为小型室内的布局规划打下基础。利用可透视成像模型实现三维可视化呈现室内空间。其次,对小型室内空间的坐标点进行重建,进行空间可见光空间图像的仿真,开展地面模拟空间成像实验。实验结果表明,所提设计方法具有更高的合理性,可满足人们复杂多样的居住需求,具有很好的应用性,为后续的相关研究提供了理论基础。     

激光加工温度场CCD检测中的温度标定

激光加工温度场的检测对实现激光加工智能化有重要的实用价值。根据比色测温原理，提出采用彩色CCD和计算机图像处理相结合检测激光加工温度场的实验方案，研究CCD比色测温的温度标定。采用BF1400和BBR1000型国家标准黑体炉作为温度标定仪器，用WV-CP474型CCD相机在标定温度范围700～1400 ℃时，每隔100 ℃拍摄黑体炉靶面图像。开发了基于VC++的温度场图像处理专用软件，并对CCD拍摄的图像进行处理，建立了温度与比色值的数学关系表达式，并给出了待定系数。结果表明：CCD测温数据与现行标准测温数据之间存在良好的对应关系，进一步发展后，可成为激光加工温度场检测的有效手段。     

三维温度场声学测量重建及计算机仿真

相比单点温度测量而言,温度场的测量更加重要。温度场声学测量是目前最有发展前景的一种温度场测量方法,国内尚无人开展三维温度场声学测量的研究,为此,采用计算机模拟仿真的方法进行了三维温度场声学测量重建。以最小二乘方法为基础构建了三维温度场声学测量重建算法,以安装了32只声发射/接收传感器、并被均匀地分割成64个空间网格的正立方体型区域为测量空间,在考虑和不考虑＂声线弯曲效应＂的情况下,对球对称型模型温度场进行了仿真重建。仿真结果不仅与理论预测符合得较好,而且在考虑了＂声线弯曲效应＂后,温度场的反演精度有了很大提高,说明＂声线弯曲效应＂是影响温度场重建质量的重要因素之一。     

连续波THz-CT 的折射问题研究

设计了基于返波振荡器的连续波太赫兹CT 成像实验装置,实现了用连续太赫兹波对三维物体的CT 断层成像.虽然可以得到较好的重建图像,但由于折射率大于1.5 的材料对太赫兹射线折射较强而影响成像质量.首先通过对聚四氟乙烯模型进行扫描获得投影数据,并利用滤波反投影算法对投影数据进行重建得到断层图像,然后分析了高折射对投影探测及图像重建的影响.最后对人体牙齿样本进行投影扫描和断层重建,获得的断面图像可以反映牙齿内部结构,但由于牙齿高折射率的影响,成像精度和分辨率有待进一步提高.而且牙釉质的厚度会严重影响太赫兹波在牙齿中的透射深度.研究结果可以为提高连续波太赫兹CT 成像质量提供参考,促进其在医学成像特别是牙齿等骨骼成像中的应用.     

约束最优化数字全息在气体温度场检测中的应用

研究了一种基于约束最优化方法的数字全息再现技术,将物光波的复振幅的重建作为优化问题来解决,在迭代过程中使物平面的光场分布不断接近真实值,得到待测温度场相位变化后,利用滤波反投影算法(FBP)重建折射率差分布,进而得到气体温度场分布.进行了散热片和电烙铁附近温度场的检测实验,结果表明,约束最优化再现算法对复杂物体强度像与...     

基于两相流体的超大面源黑体控温技术

面源黑体作为红外源标在红外测温、红外成像、红外相机标定等领域广泛应用,红外源标红外辐射性能主要取决于面源黑体温度场的控制。为了适应星载和机载红外探测器大孔径、大视场角的发展需求,文中对超大尺寸面源黑体温度控制技术进行了研究。外场条件下,面源黑体会随着尺寸的增大而增加温度控制的难度,控温系统采用两相流体回路技术实现了外场3 m×3 m面源黑体不同目标温度下高温度均匀性、稳定性温度控制,试验结果表明,黑体表面温度均匀性控制优于±0.60 ℃,稳定性控制优于0.14 ℃/15 min。     

基于回转窑表面温度场的红外三维图像重建算法研究

回转窑是工业生产中熟料煅烧的核心设备,生产过程中需要对其进行实时监测,防止温度过高引发事故。现代工业采用红外测温方法实时监测回转窑的表面温度,在监测过程中需要进行实时故障定位。传统方法对回转窑实时监测时,普遍使用二维图像显示回转窑的表面温度,这种热像图的直观性差,立体感不强。针对上述问题,提出了一种新方法,对回转窑的表面温度场进行三维重建,并以伪彩显示出回转窑整个表面的温度信息。实验表明,生成的回转窑温度场的三维立体模型比传统热像图的效果更好,更容易被工作人员辨识,有利于工业生产。     

一种加热炉炉管表面红外检测温度的修正方法

加热炉炉管表面温度检测的准确性直接关系到加热炉的运行状态和生产安全,利用红外热像仪测量炉管温度时易受到火焰和烟气、邻近炉管、炉墙辐射等因素的强烈干扰。为了实时准确获取炉管表面的真实温度,以某炼油厂加热炉为例,首先给出了炉管表面热红外检测温度的干扰分析,进而提出一种基于现场参数的实时温度校正模型,并结合该模型给出一套判别某厂加热炉炉管状态的专家规则,最后将这套软件应用于实际工程检验。研究结果表明,该方法有效实现了炉管表面的温度修正。     

基于温差扰动补偿的红外纹理生成新方法

针对传统红外视景仿真中红外纹理生成效果生硬,真实感欠缺的问题,提出了一种基于温差扰动补偿的红外纹理生成新方法。该方法以实测红外图像为数据源,模拟红外成像机理构建红外成像链路模型,解耦环境影响因素得到红外图像各像素点对应的温度值,通过建立的目标表面热平衡方程和一阶导热方程求解实测与仿真时刻表面温度均值,利用各点温度与实测时刻均值温度的差值求得表面温差扰动,最后对仿真时刻均值温度进行温差补偿,得到表面的预测温度分布,并将计算出的辐亮度数据存储为DDS(Direct Draw Surface)纹理格式,以提高纹理生成的实时性。实验结果表明,该方法充分考虑到真实红外数据源的可靠性,同时兼顾红外纹理生成效率,在红外视景仿真中具有较好的工程实用价值。     

结构光三维传感器测量网相关技术

针对大尺寸复杂物体的全自动、高精度、大数据密度、真彩色三维成像与测量,基于条纹结构光三维传感器,阐述了多节点三维传感器测量网络相关技术。涉及单三维传感器的条纹分析和相位重建、系统标定和三维重建两大关键技术点分析,多节点三维传感器测量网络的构建与优化、多节点三维传感器测量网络的标定、测量三维深度数据与纹理数据的匹配与融合等相关技术。并给出了部分实验原型机及实验结果。     

目标红外辐射特性测量定标方法研究

阐述了定标工作在目标红外辐射特性测量中的重要作用。分别就调焦类成像设备和非调焦类成像设备的定标方法进行了理论分析,针对不同定标方法的优缺点进行了说明,定标时通常采用0米定标,方便且可同时进行所有像元定标。对目标特性测量时定标温度的选择作了分析,得出结论:定标间隔不变时,定标误差随定标温度呈"W"型规律变化,当定标温度分布于测量温度两侧时,误差有限,因此定标温度通常选择在目标等效黑体温度两侧,且定标温度间隔越小辐射特性测量精度越高。     

一种基于定标的红外图像非均匀性分区域校正算法

红外探测器的非均匀性问题直接影响红外成像质量和测量精度。地基红外辐射测量系统对远距离飞行目标进行成像时往往不能占满全靶面区域。为提高图像质量,提出了一种基于定标的非均匀性分区域校正算法。以靶面大小为640×512的制冷型中波红外探测器为实验对象,基于黑体定标的两点校正法,采用全靶面校正算法及本文算法进行了验证。结果表明,当成像区域小于全靶面的1/3时,分区域非均匀性校正后非均匀性误差低于0.002%。与全靶面非均匀性校正算法相比,此校正算法使非均匀度进一步降低了30%至75%不等,非均匀性误差的下降率大于30%。采用本文算法后,各区域的非均匀度进一步下降,校正目视效果进一步提高。因此该校正方法具有一定的工程应用价值。     

一种基于ARM的人体红外测温系统

提出了一种基于ARM处理器的人体红外测温系统.该系统由MLX90615高精度医用数字红外传感器、超声波传感器、环境温度传感器、主控CPU单元和其他外围电路组成.MLX90615采集人体额头的红外辐射温度值并将其输入CPU,经过温度补偿和距离补偿,额头温度值被转换成对应的人体温度值,并显示在液晶屏上.实验表明,与其他系统...     

大气痕量气体差分吸收光谱仪地面数据评价软件设计

大气痕量气体差分吸收光谱仪通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来反演大气中痕量气体的分布和变化。在地面对大气痕量气体差分吸收光谱仪完成实验室定标以验证其性能和可靠性,为大气痕量气体差分吸收光谱仪的数据处理提供支持。为快速处理光谱仪定标数据,研制了相关的光谱辐射定标软件。定标软件基于C++语言,在Windows平台上开发,实现数据定标和多维度展示定标数据。 其中光谱定标采用多项式拟合算法,光谱分辨率采用Gauss拟合算法。辐射定标包括绝对辐射定标和相对辐射定标,绝对辐射定标求取辐射定标非稳定性和非线性, 相对辐射定标求取相对辐射校正系数和不确定度。结果表明软件运行良好,能够完成大气痕量气体差分吸收光谱仪地面光谱定标、辐射定标数据的处理。