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利用图像融合提高CCD的动态范围进行激光光斑检测

作　者: 周建康
导　师: 沈为民
学　校: 苏州大学
专　业: 光学工程
关键词: 高动态范围响应曲线图像融合 CCD 激光
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 465次
引　用: 1次
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内容摘要

激光光斑的采集和分析在激光应用领域是一个具有重要实践意义的课题。随着CCD在图像采集和光电测量的广泛应用,以面阵CCD为探测器的参数测量方法具有其他方法无法比拟的优势,如可快速测量激光光斑的二维光场分布,可适用于测量脉冲激光器的光束参数等。然而CCD的固有动态范围不能满足实际应用,如何提高CCD的测量动态范围已成为进一步扩展CCD应用领域的关键所在。针对激光光斑能量高和动态范围大的特点,本论文介绍利用曝光量控制和图像融合处理技术扩大CCD测量动态范围的原理与方法。用电子快门控制曝光时间,得到强度范围不同的图像,即用低曝光量得到高强度信息,用高曝光量得到同一场景中低强度信息。利用最小二乘法求解CCD响应曲线,引入权重因子融合多幅图像中的有效像素值得到动态范围扩展的图像。在实验中用CCD对小孔的夫朗和费衍射图像进行测量,利用图像融合技术得到了能全面反映衍射效应细节的高动态范围图像;进一步,通过对激光光束测量和高斯曲线拟合,验证了所提出方法的有效性。本论文综合运用两种编程语言把光斑图像的采集与光斑参数的处理分析结合起来。利用Visual C++的高效快速实现图像数据的实时采集、显示与控制,用Matlab强大的数据处理能力进行图像融合等图像处理分析,以充分发挥其优势,取得了很好的效果。

全文目录

学位论文独创性声明  2
学位论文使用授权声明  2-4
Abstract  4-3
中文提要  3-7
第一章引言  7-10
  1.1 背景介绍  7
  1.2 选题意义  7-8
  1.3 国内外状况  8-9
  1.4 本文研究内容  9-10
第二章 CCD 数据采集流程及其动态范围  10-20
  2.1 引言  10
  2.2 CCD 的数据采集流程  10-13
  2.3 CCD 的动态范围  13-19
    2.3.1 CCD 动态范围的定义  13-14
    2.3.2 CCD 动态范围扩展方法  14-19
      2.3.2.1 冷却降噪提高CCD 的动态范围  14-15
      2.3.2.2 采用多模式输出提高CCD 的动态范围  15-17
      2.3.2.3 利用多图像提高CCD 的动态范围  17-19
  2.4 小结  19-20
第三章 CCD 测量动态范围的扩展技术  20-32
  3.1 引言  20
  3.2 CCD 图像传感器的响应曲线  20-23
  3.3 通过图像融合构建高动态范围图像  23-24
  3.4 实验结果  24-30
    3.4.1 小孔夫朗和费衍射实验  24-28
    3.4.2 激光光束束宽测量实验  28-30
  3.5 小结  30-32
第四章激光光斑检测软件设计  32-48
  4.1 引言  32
  4.2 CCD 数据采集软件设计  32-36
    4.2.1 图像采集卡  32-33
    4.2.2 数据采集接口  33-34
    4.2.3 图像采集软件设计  34-36
      4.2.3.1 程序设计步骤  34-35
      4.2.3.2 数据采集界面与功能  35-36
  4.3 CCD 图像处理软件设计  36-41
    4.3.1 图像平均  36-37
      4.3.1.1 图像平均原理  36
      4.3.1.2 图像平均编程  36-37
    4.3.2 图像融  37-41
    4.3.3 光斑图像分析  41
  4.4 软件合成  41-47
    4.4.1 VC 与 Matlab 的合成  41-46
    4.4.2 实现方法步骤  46-47
      4.4.2.1 Matlab 编译器配置与编译  46
      4.4.2.2 VC 配置  46-47
  4.5 小结  47-48
第五章总结与展望  48-50
参考文献  50-52
攻读硕士学位期间发表的论文  52
攻读硕士学位期间参加的学术会议  52-53
致谢  53-56

利用图像融合提高CCD的动态范围进行激光光斑检测

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