调焦方式对测绘相机主点位置的影响

考虑测绘相机调焦会影响相机的主点位置,从而改变相机的内方位元素,降低立体测绘精度,故本文分析了空间相机常用的3种调焦方式（镜组调焦、平面反射镜调焦、焦面调焦）对测绘相机主点位置的影响。简要介绍3种调焦方式的工作原理,研究了理想情况下3种调焦方式对主点位置的影响。在考虑系统装凋误差的情况下,建立了主点位置变化量与调焦量之间的数学模型,通过实例计算得出焦面调焦易满足测绘相机主点定位精度〈0．2pixel,是最适合的调焦方式。最后,以某一型号相机调焦机构为实验对象,对平面反射镜方式对主点的位置变化进行了实验量测,结果证明了提出的主点位置变化量理论计算公式的准确性和分析得到的不同调焦方式对主点位置影响的正确性,该公式可以用于指导测绘相机调焦方式的选择,以满足高精度测绘的需要。     

CCD相机成象位置的校准和q分布测量的修正

对HL－1M装置上使用的CCD相机成象的空间位置进行校准，给出径向远方景点和近方景点在瞄准平面的投影点的物长公式，并在校准的基础上修正安全因子q径向分布的测量结果。详细讨论了诊断方法的注意事项和改进方法，并提出一些当前可行的建议。     

航天CCD相机焦面位置地面标定方法研究

为了在地面试验阶段准确标定出航天CCD相机在轨成像时的像面位置,提出了一种基于自准直干涉测量原理和调制传递函数测量原理的航天CCD相机焦面位置的地面标定方法。介绍了该方法的原理和实施过程,并以口径1 m、焦距20 m的平行光管标定口径600 mm、焦距6 m的航天CCD相机为例,分析并计算了新标定方法和已有标定方法的标定精度。结果表明:新标定方法的标定精度优于0.006 mm,是已有标定方法标定精度的5倍至10倍,能够满足现阶段所有航天CCD相机的焦面位置的标定精度要求。     

大视场光电测量系统广角相机标定方法研究

在大视场光电测量系统中一般会采用广角镜头,这会导致获得的测量图像存在严重的畸变问题。为了对这一类大畸变相机进行精确标定,可以通过径向畸变除式模型以及角点亚像素坐标提取方法,首先求解出图像畸变中心坐标及畸变参数,然后利用二维平面棋盘格标志点与图像点的对应关系求解出单应性矩阵,再根据单应性矩阵进一步求解出相机内外参数。求解出相关参数后,对求解出的参数利用Levenberg-Marquardt法进行迭代优化,再在迭代优化的基础上根据3σ法则对重投影误差数据进行坏点剔除,然后对剔除坏点之后的坐标数据重新进行标定,直至所有数据都符合要求,最终可以实现大视场畸变图像的高精度校正。为了验证所提方法的有效性,进行了仿真图像及实际图像的标定实验,结果显示,本方法能适当提高标定精度,在实际实验中均方重投影误差平均值减小了0.0103个像素点,相当于提升了0.7%的校正误差精度。     

面向近景工业摄影测量的分层式相机标定方法

针对近景工业摄影测量中镜头自动对焦导致相机内参数波动进而降低测量精度的问题,提出一种分层式相机标定方法。分析了基于平面棋盘格的相机标定技术,阐述了数码单反相机的自动对焦原理及其如何影响相机主距的变化,重点分析了分层式相机标定方法的基本思想。分层式相机标定实验揭示了相机内参数及畸变系数随着标定距离变化的规律,精度评价实验的结果表明,依据摄影距离选择合适的相机内参数能够显著提高近景工业摄影测量的精度。     

高速转镜相机转速测量的同步传感系统

 同步传感系统新方法主要是利用激光的抗电磁干扰及可高速处理的性能得到转镜的时间信息,再经过光电转换来实现转速的测量。探测电路部分采用限幅放大,在一个大的动态范围内,都可以得到稳定的脉冲信号。为满足精度的需求,信号处理部分采用ASIC计数单元,精度为0.2 ns,然后通过嵌入式控制模块,方便地实现人机通信。由实验结果得到该方法的误差在ns级,比传统的高速相机传感器在精度上提高了一个数量级。     

高速转镜相机转速测量的同步传感系统

同步传感系统新方法主要是利用激光的抗电磁干扰及可高速处理的性能得到转镜的时间信息,再经过光电转换来实现转速的测量。探测电路部分采用限幅放大,在一个大的动态范围内,都可以得到稳定的脉冲信号。为满足精度的需求,信号处理部分采用ASIC计数单元,精度为0.2 ns,然后通过嵌入式控制模块,方便地实现人机通信。由实验结果得到该方法的误差在ns级,比传统的高速相机传感器在精度上提高了一个数量级。     

空间环境高精度光电轴角测量研究

在复杂恶劣的气候条件下进行高精度的轴角测量已经成为发展空间应用技术的主要瓶颈,其中空间温度交变和振动环境,严重制约着空间用轴角测量装置的精度和使用寿命。分析了空间应用环境造成光电轴角测量装置输出误码和器件老化机理,提出一种在空间复杂环境进行高精度轴角测量的系统解决方案。给出了系统硬件设计方法,并采用了一种码盘信号自适应处理技术,弥补了传统的光电轴角测量方法的缺陷,在保证轴角测量高精度的前提下,提高了空间测角平台的可靠性和使用寿命。实验结果表明：测角分辨率为0.618″;测角误差峰-峰值为6.2″。     

基于空间相机时间延迟积分传感器拼接区图像的像移测量

为了对由飞船姿态不稳或隔振装置的振动抑制残余量等因素产生的宽频带像移进行测量,提出了基于时间延迟积分(TDI)传感器拼接区所成图像的像移测量方法。定义了偏移系数,用以衡量成像期间像移速度与TDI传感器积分时间之间的失配度,以调制传递函数(MTF)为相机成像质量评价指标,分析了失配度与成像质量之间的关系,确定了满足成像质量的像移测量方法的精度范围;利用两片TDI传感器拼接区所拍图像存在相同内容、拍摄时刻不同的特点,阐述了基于TDI传感器拼接区图像的像移测量原理。实验结果表明测量精度达到0.2377pixel,测量频带达到228Hz,证明该方法能够对宽频带、高精度的像移进行有效测量。     

空间CCD相机的定标方法研究

介绍了相机定标的测试方法。通过对空间CCD相机成像时的地物辐射能量进行分析,提出了以成像方式进行相机定标测试的方法,并对数据处理方式进行了分析。     

5单元中子散射相机仿真研究

采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN,MATLAB程序相结合,对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟,对252Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明：该相机的能量分辨力为9%左右,角分辨与闪烁体的体积有关;中子能量为2 MeV左右时,散射相机的探测效率达到最大值;源的距离、闪烁体尺寸、前后面板距离、事件数等对重建图像的分辨力都有不同程度的影响;散射相机可以获得裂变中子源的能谱形状,但系统的结构、探测阈值等会使能谱测量造成一定的偏差。该理论工作的结论可推广到由更多单元组成的散射相机中使用。     

SES微波脉冲压缩系统瞬态特性的模拟研究

 通过MATLAB编程,实现了储能切换（stored energy switch）方式产生高功率微波脉冲瞬态响应过程的模拟。程序可用于研究微波压缩系统的功率增益、储能转换效率及脉宽压缩比等主要指标与系统开关耦合腔的固有品质因数、输入与输出耦合系数的关系;并可用于对工作频率失谐、“开关”导通前的泄漏及“开关”启动时间的影响等进行分析,输出瞬态响应过程图像。     

SES微波脉冲压缩系统瞬态特性的模拟研究

通过MATLAB编程,实现了储能切换（stored energy switch）方式产生高功率微波脉冲瞬态响应过程的模拟。程序可用于研究微波压缩系统的功率增益、储能转换效率及脉宽压缩比等主要指标与系统开关耦合腔的固有品质因数、输入与输出耦合系数的关系;并可用于对工作频率失谐、“开关”导通前的泄漏及“开关”启动时间的影响等进行分析,输出瞬态响应过程图像。     

热导率瞬态测量的数据处理

记述了瞬态法测量材料热导率、导温系数和定压比热容等热物理性质的数据处理方法要点,并给出了ｙ＾２－Ｂ（ｙ）函数关系的一种数值计算方法。     

FBG传感器在空腔爆炸压力测量中的应用研究

光纤光栅(FBG)传感器具有灵敏度高,测量量程大,抗电磁干扰能力强,耐高温能力强等诸多优点,在爆炸冲击测试领域具有广泛的应用前景。针对空腔爆炸压力变化历程对压力传感器的性能要求,设计了一种抗冲击FBG压力传感器。传感器采用圆平膜片作为承压面,利用均匀压力作用下的挠度拉伸FBG产生位移。对传感器的力学模型进行了理论计算,并进行了有限元仿真,理论分析与数值模拟计算结果误差小于2%。使用标准压力源对传感器进行了标定,获得最终的压力灵敏度为545.187 kPa/nm,线性度相关度为99.998%。根据空腔爆炸现场防护需求,设计了有效的抗爆防护装置,并将该传感器成功用于空腔爆炸爆后气体压力变化历程测量,取得很好的测试效果。     

Three-dimensional optical measurement of instantaneous pressure

Local perturbations in material density induced in a material by a compressional wave give rise to local perturbations in refractive index. Accurate, high-resolution, three-dimensional, optical measurements of an instantaneous refractive index perturbation in a homogeneous, optically transparent medium may be obtained from measurements of scattered optical intensity alone. The method of generalized projections allows incorporation of optical intensity measurements into an iterative algorithm for computing the phase of the interrogating optical pulse as the solution of a fixed point equation. The complex optical field amplitude, computed in this manner, is unique up to a constant unit magnitude complex coefficient. The three-dimensional refractive index distribution may be computed via the Fourier slice reconstruction algorithm from the optical phase data under the assumption of weak optical scattering. The refractive index perturbation is related to local instantaneous pressure under a linear, small-displacement model for the mechanical wave. A numerical simulation of the measurement experiment, phase recovery, and reconstruction process for a plane piston ultrasound transducer with a semicircular aperture and center frequency of 1.5 MHz is described and corresponds very well with experiment. Experimental data obtained using an 810-nm laser source are used to reconstruct the three-dimensional pressure field from two elements of a 2.5-MHz linear array. Comparison with a measurement obtained via a 500-microm needle hydrophone shows excellent agreement.     

瞬态光学渡越辐射测量系统的设计

针对在神龙一号上进行电子束瞬态发射度的测量要求,建立了一套利用光学渡越辐射原理进行电子束发射度测量的瞬态测量系统,该测量系统瞬态测量时间最快约10 ns,并获得了神龙一号发射的脉冲电子束的束斑及发散角,典型值分别为约9 mm和10.5 mrad,实现了电子束发散角和束斑的同时测量,为在神龙一号上进行的时间分辨测量系统的研究奠定了基础。     

瞬态光学渡越辐射测量系统的设计

针对在神龙一号上进行电子束瞬态发射度的测量要求,建立了一套利用光学渡越辐射原理进行电子束发射度测量的瞬态测量系统,该测量系统瞬态测量时间最快约10ns,并获得了神龙一号发射的脉冲电子束的束斑及发散角,典型值分别为约9mm和10.5mrad,实现了电子束发散角和束斑的同时测量,为在神龙一号上进行的时间分辨测量系统的研究奠定了基础。     

条纹相机动态范围的标定

利用法布里-珀罗标准具对条纹相机的动态范围进行了标定实验研究,提出脉宽加宽20%的强度值为饱和点值的条纹相机动态范围的严格定义,对噪声控制进行了简单必要的分析。当输入脉冲宽度为30 ps时,在给定扫速档位,实验给出S-1条纹相机的动态范围为102。     

Noise-free measurement of harmonic oscillators with instantaneous interactions

We present a method of measuring the quantum state of a harmonic oscillator through instantaneous probe-system selective interactions of the Jaynes-Cummings type. We prove that this scheme is robust to general decoherence mechanisms, allowing the possibility of measuring fast-decaying systems in the weak-coupling regime. This method could be applied to different setups: motional states of trapped ions, microwave fields in cavity or circuit QED, and even intracavity optical fields.