CCD立靶测量系统目标捕获性能研究

在CCD立靶测量系统工作原理的基础上,从CCD的灵敏度与曝光量、背景照度与目标照度、CCD的分辨能力和目标与背景的对比度等几个方面研究CCD立靶测量系统的目标捕获性能,给出了相关的计算方法.特别对暗、小、快目标的全天时捕获,提出了采用激光选通照明的方法来保证系统的捕获率.通过实验验证了计算方法和照明方法的有效性.     

CCD立靶坐标测量系统捕获率研究

介绍了CCD立靶坐标测量系统的坐标测量原理及其目标光学成像特性.在此基础之上从目标特性、相机特性和视频处理能力三方面研究了影响CCD立靶坐标测量系统捕获率的因素,提出了弱化不利因素影响的措施和提高系统捕获率的方法.这些因素在4m×4m的立靶的设计中已被充分考虑,在其后的上千发实弹测试实验中,系统对5.8 mm直径的目标捕获率测试达到了95% 以上,对大于5.8 mm直径的目标捕获率测试达到了更高标准.实验证明这些方法对于提高系统捕获率是非常有效的.     

CCD立靶对暗弱高速飞行弹丸的捕获研究

研制了一种4×4 m2立靶坐标测量系统.该系统采用了大功率半导体激光器主动照明、光学窄带滤光片提高信噪比、高速线阵CCD实时图像处理等关键技术,实现了对暗弱高速飞行弹丸的捕获和坐标测量.试验结果表明,该系统的捕获率达到90%.     

基于TDI-CCD的高速小目标交汇测量系统

介绍了TDI CCD图像传感器的工作原理和成像特点 ,提出了基于TDI CCD的交汇测量系统 ,初步分析了该交汇系统行扫描速率和目标运动速率的同步控制问题。同一般线阵CCD组成的交汇测量系统相比较 ,TDI CCD构成的交汇测量系统能够提高探测灵敏度、扩大动态探测范围、增大信噪比 ,从而大大提高系统对目标的捕获几率。同时亦可减小照明光源的亮度及功耗。对大靶面、高速小目标物体运动轨迹的精密测量具有重要意义。     

一种单线阵CCD立靶系统参数的标定方法

单线阵CCD立靶相对其它立靶方法而言具有结构简单、成本低等优势,而系统参数的准确标定是测量精度的保证。针对该立靶测量系统,通过建立标定模型确定了影响测量精度的各系统参数,包括镜头主点,激光器位置,相机的倾角、焦距和原向反射膜高度。将整个系统参数看做一个黑盒模型并进行整体标定,只需考虑黑盒的输入和输出端,根据CCD相机所接收到弹丸双投影点的位置计算弹丸的坐标。实验结果表明在靶面大小1m×1m时,理论计算值与实际放置模拟弹丸之间的偏差小于5mm。     

CCD立靶光源适用性的图像判定技术

针对CCD立靶在室外自然环境下和配有主动光源的工程应用,提出一种基于背景图像分析的光源适用性判定方法。在图像采集与实际测试状态一致的条件下,采集无目标背景图像,通过数字图像处理,确定采集视场内各个位置处图像的灰度变化范围f及灰度均值fmean,若背景图像中各个像元的fmean2f,即认为CCD立靶可以对目标图像进行可靠识别。实验室及外场CCD立靶应用实验结果验证了该判据的有效性和可靠性。     

不同光照条件下CCD相机时间噪声和空间噪声的研究

在用CCD相机进行目标探测时,多数情况下目标的背景具有一定的照度,这个照度会对探测结果产生影响。为了了解背景对探测结果的影响,通过建立CCD相机三维噪声模型及其测试系统,在不同光照条件下对CCD相机的时间噪声和空间噪声进行了测量与分析。给出了测试系统的结构框图和部分测试结果,得到了对CCD输出质量产生主要影响的噪声以及时间噪声和空间噪声随光照度变化的规律。测试结果表明：随着CCD相机光敏面光照度的提高,空间噪声和时间噪声均升高,符合CCD相机的实际性能。     

线阵CCD立靶系统全视场测量误差分析

基于线阵CCD交汇立靶测量系统空间坐标新误差分析模型,用matlab分析了在图像判读精度为±0.5像素的情况下测量系统整个靶面误差情况。在理论分析基础上,用两相机间距为1664mm的线阵CCD正交交汇立靶测量系统对垂直靶面入射的小钢珠进行了空间坐标测量实验。实验结果表明,在线阵CCD有效靶面内,水平方向误差约为0.5mm,垂直方向误差约为0.8mm;与理论分析结果水平方向误差不超过0.5mm,垂直方向误差不超过1.1mm一致。     

用于CCD立靶的双光幕触发系统研究

针对靶场测试当中CCD立靶测量系统需要稳定可靠触发的需求,提出一种双光幕触发系统。采用镜头式光幕探测器配合高亮度LED慢散射光源组成触发探测光幕,利用2个同样的光幕探测器配合测时装置组成区截测速系统,根据测得的速度值判定飞越探测光幕的目标是否为真实弹丸,并决定是否输出触发信号。根据速度值V和触发光幕至CCD探测光幕的距离计算出弹丸飞越至探测光幕的时间,然后在弹丸飞越将近至探测光幕的时刻输出触发信号。该方案不但可以提高系统的稳定性,避免非真实目标对系统的干扰,还可以为后续CCD图像采集系统在准确时刻提供触发信号。经实验证明,所设计的双光幕触发系统的速度测量误差不大于0.4％,完全满足CCD立靶测量系统需要精确触发的要求。     

弹丸章动周期的光学立靶测量法

提出了一种新的测量弹丸初始弹道章动周期的方法,采用非接触式光学立靶测量原理测量弹丸章动周期测量弹丸通过立靶的瞬时位置,计算出弹丸章动角,根据多组章动角数据获得弹丸的章动周期并提出了实现这一目标的测量系统的组成与功能,对系统的攻角测量准确度进行了分析.     

CCD摄像机交汇测量目标脱靶量布站分析

分析线列CCD摄像机交汇测量的原理,以空间虚拟的光电靶代替实特靶来实现对弹丸目标脱靶量的实时获取。在分析了CCD摄像机测你精度与布站方式等影响交汇测量精度的因素后,对光电靶面上不同位置点的CCD摄像机交汇坐标测量精度进行了计算,给出测量精度与布站的关系。     

ICCD紫外告警系统能量传递过程分析

从目标的辐射能量传递出发,针对紫外告警系统的作用距离估算问题,分析了辐射照度与辐射通量两种形式下的能量在ICCD紫外告警系统中的传递过程。分别将上述过程用于实例的计算,得到了CCD靶面能量与作用距离的关系。此过程的分析为建立基于点源探测和基于成像探测的紫外告警系统作用距离估算模型提供了理论依据。     

TDI-CCD交汇测量系统同步控制的建模及仿真研究

建立了TDI CCD交汇测量系统中CCD行扫描速率和目标运动速率同步控制的数学模型。该模型综合考虑了目标长度、目标运动速率、TDI CCD行扫描速率、成像系统放大倍数、TDI CCD像元尺寸等因素。通过计算机仿真研究发现 ,当TDI CCD行扫描速率和目标运动速率相差较大时 ,在不降低信噪比的情况下 ,系统探测灵敏度及对高速小目标物体的捕获几率仍有很大的提高。也就是说 ,在TDI CCD交汇测量系统中对CCD行扫描速率和目标运动速率同步误差的要求将远远低于± 2 %。     

利用线列CCD像机交汇测量弹丸攻角

提出了一种新的测量弹丸攻角的方法。利用线列CCD像机交汇形成一光靶 ,测量弹丸通过光靶的瞬时位置 ,将获得的位置信息按时间序列进行排列后即可获得弹丸的攻角。首先分析了利用线列CCD像机交汇测量弹丸攻角的测量原理及可行性 ,在此基础上提出了实现这一目标的测量系统的组成与功能 ,然后对测量系统的攻角测量精度进行了分析和讨论。结果表明 ,在目前CCD狭缝像机还不具备实际应用条件的前提下 ,利用此方法可以解决狭缝像机不能实时测量的问题     

瞳孔检测仪的研究及其光学系统设计

研究了一种双眼瞳孔检测仪,进行了光学系统的设计和理论计算.采用低照度CCD摄像机摄取在近红外和可见光照明情况下的瞳孔像,利用形态学等算法处理图像,可对图像进行直径精确检测和动态分析.实验表明,该仪器在0~200 lux照度级下的测量精度可达0.01 mm,完全可以满足眼科手术的精度要求.     

光学仪器照明CAD软件设计

设计了一套照明CAD软件用于实现对光学仪器中照明光路照度分布模拟.对该照明CAD系统的光线追迹与光照度计算方法进行了理论探讨,其中在光照度计算方法中引入了线性同余组合发生器,大大提高了模拟的真实性.运用该软件对实际照明光路进行了分析,分析结果表明该软件获得了需要的照度分布模拟图,能较好地满足用户要求.     

基于双经纬仪和弹孔屏的天幕立靶密集度现场校准方法

射击密集度是评定速射武器射击效果的重要参数,而天幕立靶测试系统广泛用于速射武器的密集度测量。但是由于天幕立靶受到运输、反复安装和搬移、外场环境温度变化、长时间使用等因素影响,导致密集度测量误差变大。针对天幕立靶密集度现场校准问题,提出了一种基于双经纬仪和高精度弹孔屏配合的校准方法。该方法利用双经纬仪交会测量弹孔屏上的弹孔坐标,根据所测量的弹孔坐标利用密集度公式计算密集度参数,并与天幕立靶所测得的密集度参数进行对比,完成现场校准。开展实弹射击,并对基于双经纬仪配合弹孔屏方法测量所得的密集度进行不确定度评估,结果表明:该方法测量所得的密集度不确定度为1.6 mm,可用于天幕立靶密集度的现场校准。     

基于étendue量的液晶投影物镜相对照度分析

基于非成像光学的étendue量对液晶投影显示照明系统和投影物镜进行匹配,对液晶投影物镜的相对照度进行分析,根据étendue量计算照明系统液晶板照明面的发光强度分布,与根据朗伯体服从余弦分布的计算相对照度的算法进行比较,并对相对照度的Rimmer算法进行修正,分析和实验表明,修正算法得到的投影物镜相对照度计算更符合实际情况,对于投影物镜确定渐晕系数、校正像差有利.     

基于二维振镜的多光谱集成靶标设计及应用

为了提高基于二维振镜光轴平行性检测方法的检测精度,简化测量操作步骤,设计了一种基于二维振镜扫描系统的多光谱集成靶标。通过多光谱集成靶板与LED照明光源结合,解决一靶专用中需要频繁更换、反复调校靶板及光源的问题。利用二维振镜进行十字分划中心对准,提高CCD检测方法的测量精度;采用像差优化的卡塞格林准直系统,改善十字分划成像质量。通过光轴平行性检测实验,多光谱集成靶标校准精度达到了0.10 mard,该精度满足多光谱光电系统光轴平行性高精度和自动化检测的要求。     

基于tendue量的液晶投影物镜相对照度分析

基于非成像光学的啨ｔｅｎｄｕｅ量对液晶投影显示照明系统和投影物镜进行匹配 ,对液晶投影物镜的相对照度进行分析 ,根据啨ｔｅｎｄｕｅ量计算照明系统液晶板照明面的发光强度分布 ,与根据朗伯体服从余弦分布的计算相对照度的算法进行比较 ,并对相对照度的Rimmer算法进行修正 ,分析和实验表明 ,修正算法得到的投影物镜相对照度计算更符合实际情况 ,对于投影物镜确定渐晕系数、校正像差有利