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激光光斑测量控制系统设计与开发

刘小平  
【摘要】: 围绕激光参数测量系统研制中所存在的测量精度、测量效率等问题,本文利用CCD摄像机作为激光光斑采集的关键设备,并将其与图像采集卡、计算机和GPS、能量探测器以及同步控制电路结合起来,组建了激光光斑测量控制系统,实现了对固定频率激光脉冲的实时捕获;通过系统软件完成了图像信息,能量信息和GPS时间信息的存储,图像分析,实现了激光光斑图像的高精度测量。 本文所完成的主要工作包括: 1)通过对激光特性及光学摄像原理的分析,完成了基于CCD摄像机的激光光斑摄像系统的硬件选型。 2)根据激光脉冲具有频率固定的特性,从测量方法着手解决激光脉冲与摄像机同步的问题,实现完整图像的捕获,并且做到尽量抑制背景噪声,保证图像具有最佳效果。 3)根据激光光斑测量的实际情况,分析各个硬件参数与其性能的关系,结合本系统的测量方法,正确设置系统硬件的各个参数,保证图像信息输出的准确性。 4)编写信息采集程序,完成对CCD摄像机、图像采集卡和能量探测器的控制,实现图像灰度、能量、GPS时间等各种信息的实时采集、显示以及存储功能。 5)编写图像处理程序,运用背景相减技术去除背景噪声,完成激光光斑质心、形心等参数的计算以及光斑三维能量显示。 6)进一步对CCD摄像法进行研究,分析系统的误差来源。 另外,本系统设计的最大特点是:围绕测量的准确性,从采集方法设计、硬件参数设置到软件图像处理,充分考虑到噪声对测量精度的影响,将测量的准确性融入到系统设计的各个环节。


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