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基于改进四阶偏微分方程的激光光斑图像去噪模型

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工业控制计算机 2022年第5期35卷 96-98页

作者：耿旭昭兰州大学信息科学与工程学院甘肃兰州730000

随着激光技术的发展,激光光斑检测在实际应用中越来越广泛,但激光的远距离传输易受环境噪声的影响从而导致光斑检测误差变大。因此,以激光光斑为研究对象,针对激光光斑图像去噪这一重要问题,进行了改进算法研究。首先针对传统四阶偏微... 详细信息

随着激光技术的发展,激光光斑检测在实际应用中越来越广泛,但激光的远距离传输易受环境噪声的影响从而导致光斑检测误差变大。因此,以激光光斑为研究对象,针对激光光斑图像去噪这一重要问题,进行了改进算法研究。首先针对传统四阶偏微分方程去噪模型存在边缘模糊和自适应差的问题,从扩散函数的角度出发并根据不同光照下光斑的检测参数引进自适应梯度阈值,提出一种改进四阶偏微分方程去噪模型;其次将所提模型应用于雪天、雾天和雨天不同光照条件下激光光斑去噪中去;最后分别与基于自适应梯度阈值的各向异性去噪模型(IPM)、统一变分模型(DC)和ML四阶PDE去噪模型进行对比分析,结果表明所提算法不仅使去噪后的光斑图像内部保持平滑、边界保持清晰,且对不同光照条件具有较高的自适应性。

关键词：激光光斑图像去噪四阶偏微分方程扩散函数

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基于FPGA激光光斑中心定位的设计

自动化技术与应用 2022年第3期41卷 113-117页

作者：王刚朱明清石磊黑龙江省科学院智能制造研究所黑龙江哈尔滨150090

针对激光三角法采集光斑图像,设计一种并行计算获得光斑中心坐标的方法;应用计算机软件设计并验证可移植的算法,进而在进行算法硬件移植;通过验证后采用质心方法获得光斑中心坐标,在硬件系统工作过程中,采集图像每一行数据时,就开始计... 详细信息

针对激光三角法采集光斑图像,设计一种并行计算获得光斑中心坐标的方法;应用计算机软件设计并验证可移植的算法,进而在进行算法硬件移植;通过验证后采用质心方法获得光斑中心坐标,在硬件系统工作过程中,采集图像每一行数据时,就开始计算中心位置,而不需存储整幅图像再遍历获得光斑中心位置,减少在图像处理过程中存储空间的占用,再次运算读取图像所消耗的时间。

关键词：激光光斑中心坐标 FPGA

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激光光斑特性测量方法研究

天文研究与技术 2020年第4期17卷 463-470页

作者：万凡汤儒峰翟东升苏向泽赵闯闯李语强中国科学院云南天文台云南昆明650216 中国科学院大学北京100049

在卫星激光测距系统中,激光光斑特性的好坏关系到测距成功与否,而经望远镜出射后的真实激光光斑特性尤为重要。为了准确掌握经望远镜出射后的激光光斑特性,提出了一种精准测量激光光斑特性的方法。首先将激光照射在一定距离的漫反射屏上... 详细信息

在卫星激光测距系统中,激光光斑特性的好坏关系到测距成功与否,而经望远镜出射后的真实激光光斑特性尤为重要。为了准确掌握经望远镜出射后的激光光斑特性,提出了一种精准测量激光光斑特性的方法。首先将激光照射在一定距离的漫反射屏上,利用CCD相机采集激光光斑的漫反射图像,同时利用安装在漫反射屏上的能量计实时记录光斑相应区域的激光能量,然后结合激光光斑的CCD图像以及光斑相应区域的能量分布,分析计算激光光斑的特性参数。详细给出了激光光斑的测量原理、实验方案以及数据处理方法,并通过实测数据精确计算出经望远镜出射后的激光光斑半径、发散角、平均能量密度分布等参数。实验结果表明,本测量方法具有测量精度高、响应速度快、操作简单、易于控制等优点,在激光光斑测量方面具有重要的应用前景。

关键词：测量方法激光光斑 CCD成像漫反射光斑半径发散角

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大气环境下激光光斑瞄准偏差的补偿方法研究

光学技术 2009年第2期35卷 252-255页

作者：高明吴振森西安电子科技大学理学院西安710071

针对大气环境下激光光斑瞄准偏差的问题,设计了激光光轴偏差测试系统,讨论了大气环境中由于诸多因素的影响而导致激光光斑几何中心与目标中心发生偏移而不能对准的现象。提出了数字图像处理技术与重心法相结合的一套新的偏差补偿算法。... 详细信息

针对大气环境下激光光斑瞄准偏差的问题,设计了激光光轴偏差测试系统,讨论了大气环境中由于诸多因素的影响而导致激光光斑几何中心与目标中心发生偏移而不能对准的现象。提出了数字图像处理技术与重心法相结合的一套新的偏差补偿算法。充分利用激光光斑全场数据,从理论和实验上对大气环境下的激光光斑瞄准偏差进行了分析和研究。外场实验结果表明,该方法可以对瞄准偏差进行有效补偿,具有较高的工程应用价值。

关键词：大气光学激光光斑漂移图像处理

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激光光斑中心位置计算方法的研究

激光光斑中心位置计算方法的研究

作者：于伟莉长春理工大学

学位级别：硕士

自迈曼(Maiman)于1960年制造出第一台红宝石激光器以来,激光技术发展非常迅速。作为一种光波,激光与普通光波并没有本质的区别,但就发光机理而言,两者截然不同,激光的独特发光机理使它具有普通光波所无法比拟的许多特点。激光由于其良... 详细信息

自迈曼(Maiman)于1960年制造出第一台红宝石激光器以来,激光技术发展非常迅速。作为一种光波,激光与普通光波并没有本质的区别,但就发光机理而言,两者截然不同,激光的独特发光机理使它具有普通光波所无法比拟的许多特点。激光由于其良好的单色性和方向性,在非接触测量中得到广泛的应用,但是由于激光输出的是有限宽度的平面波以及因衍射效应的影响,而使激光束具有一定的发散性,这就使激光光斑的能量分布不均匀,光斑形状发生变化,中心位置产生偏差。在某些测量过程中,当激光光源经过光学系统成像时,因光学系统存在的像差影响,而使光斑发生变形,计算光斑的中心位置也会产生偏差,测量计算的结果会有很大误差。基于这一点,本论文主要研究分析了激光光斑的有关特性,通过采集由光学系统射出的激光光斑的图像信息,用Zernike多项式来拟合波面,确立Zernike系数与传统的Seidel像差系数的联系,从而判断光斑的形状和特性以及光学系统像差对光斑的影响程度,基于对彗差的计算,进而校正激光光斑的中心位置,以期达到较高的测量精度。

关键词：激光光斑 Zernike多项式初级像差图像处理

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激光光斑能量分布及中心定位的分析与研究

激光光斑能量分布及中心定位的分析与研究

作者：李洁中北大学

学位级别：硕士

激光器依靠其内部的规律性把原子在轴向由受激辐射发出特定频率的光子不断放大和振荡，使其能量在光谱上强烈地集中起来，并以一定的方向发射出去，形成具有集中性强、亮度高的激光束，使的激光具有很好的方向性和单色性。因此使其在空... 详细信息

激光器依靠其内部的规律性把原子在轴向由受激辐射发出特定频率的光子不断放大和振荡，使其能量在光谱上强烈地集中起来，并以一定的方向发射出去，形成具有集中性强、亮度高的激光束，使的激光具有很好的方向性和单色性。因此使其在空间坐标的定位与测量的应用中具有独特的优越性。当今，激光技术在国防建设领域、工业和医疗以及生活等多个领域的方方面面都有着广泛的应用。而在用激光进行空间定位时，特别是在空间位移、角位移以及校瞄测试等激光技术应用中，其最主要的任务是对激光器所发射的激光束到达目标位置时光斑能量中心位置的精确定位。在本文中，我们主要探讨激光光斑能量中心位置的精确定位。在探讨过程中我们主要分析与研究激光光斑能量密度的分布情况，且讨论激光束在不同方向入射时激光光斑能量分布的变化情况。并最后通过实验测试加以辅证。本文主要对激光光斑能量及中心位置的分布进行了理论分析与实验测试，即在激光束垂直入射时，对激光光斑能量密度的分布情况进行理论分析，并通过光电探测器对光斑能量进行采样测量来获得实验验证;在激光束斜入射时，通过理论分析激光束在二维PSD光电探测器上产生各级衍射环的能量的分布情况，并且对激光光斑的能量中心位置进行计算;通过固定有二维PSD光电探测器的转盘，使激光束以不同的入射角入射到二维PSD光电探测器上。最后通过激光束的入射角度与光斑能量中心位置分布的拟合曲线获得在不同入射角下，能量中心偏移的变化规律及激光的光斑能量中心位置的偏移量。从而为项目研究的方案设计提供实验依据。

关键词：激光光斑能量中心二维PSD 空间定位

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激光光斑图像空间多尺度特性分析

激光光斑图像空间多尺度特性分析

作者：洪磊长春理工大学

学位级别：硕士

激光的空间特性量化了光束的可汇聚性、可传输性和可变换性,是改善激光器和光学系统,提高光束质量的依据,极大地影响了激光技术的应用。因此,加深激光技术应用领域对激光空间特性的研究显得尤为重要。本文首先从夏克-哈特曼波前传感器... 详细信息

激光的空间特性量化了光束的可汇聚性、可传输性和可变换性,是改善激光器和光学系统,提高光束质量的依据,极大地影响了激光技术的应用。因此,加深激光技术应用领域对激光空间特性的研究显得尤为重要。本文首先从夏克-哈特曼波前传感器的探测原理及相关技术指标出发,提出了使各个技术指标达到最佳匹配的原则,并研究了用夏克-哈特曼波前传感器进行质心探测的几种不同模型;然后,从相位和强度两个角度,研究了光束的波前重建算法,讨论了强度分布特性和光束模式,以及光束传输参数的计算方法;最后,设计实验系统并编程实现测量分析软件,完成了光斑的强度特性、相位特性和传输参数的测量分析。本课题利用夏克-哈特曼波前传感器多尺度地分析光斑空间特性,弥补了传统CCD传感器不能测量光斑相位信息的不足,并实现了通过一个位置的光斑图像单次测量即可获得光束空间特性的新方法。

关键词：激光光斑夏克-哈特曼传感器波前重建强度特性光束传输参数

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一种激光光斑衍射环的检测方法

光子学报 2009年第6期38卷 1477-1481页

作者：贾文唐慧君闫旻奇李东坚曹蓓董卫斌中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院研究生院北京100049

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法,该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域,然后应用衍射环梯度模值信息进行校验,找出真的衍射环,并对真衍射环进行精确定位,从而达... 详细信息

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法,该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域,然后应用衍射环梯度模值信息进行校验,找出真的衍射环,并对真衍射环进行精确定位,从而达到对光学元件进行间接损伤检测的目的.模拟激光光斑图像的衍射环检测实验表明,该方法误报率低,定位准确.

关键词：激光光斑衍射环检测梯度算子光学元件损伤检测

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一种有效的激光光斑中心检测算法研究

控制工程 2016年第11期23卷 1813-1819页

作者：谈凯德杨晶东薛皓天上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200090

激光光斑中心的准确定位对光学检测精度起着决定性作用。传统圆拟合算法消噪能力不强,导致预测失准。通过图像处理和数据分析进行消噪,引入圆拟合率,排除误差较大噪声点干扰。提出基于二维向量空间圆拟合算法,将原始光斑图像映射到二维... 详细信息

激光光斑中心的准确定位对光学检测精度起着决定性作用。传统圆拟合算法消噪能力不强,导致预测失准。通过图像处理和数据分析进行消噪,引入圆拟合率,排除误差较大噪声点干扰。提出基于二维向量空间圆拟合算法,将原始光斑图像映射到二维向量空间,根据圆光斑的几何性质,组建超定方程组求解光斑中心坐标和半径。实验结果表明,该方法在满足实时性前提下,检测精度优于传统重心法与Hough变换法,适合各种复杂环境下的光斑中心检测。

关键词：激光光斑二维向量空间圆拟合图像处理