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基于分光棱镜式的多光谱成像系统研究

作　者: 邝先飞
导　师: 刘木华
学　校: 江西农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 多光谱成像光学检测光学设计
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
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内容摘要

传统成像光谱仪器多以实验室仪器和专用仪器的形式出现,由于体积庞大、价格昂贵,而大大地限制了其应用范围。在许多应用领域,成像光谱仪器的尺寸的缩小比提高其分辨率更为重要。课题以分光棱镜多光谱成像仪为研究的目标,分析了成像光谱仪在设计上所存在的问题,通过几何光学光路的计算和优化,能够减少部分设计中存在的问题。提出了棱镜分光和窄带滤波器的配合方案,通过ZEMAX软件给出了设计的具体过程和优化参数,确保了光学成像系统的稳定性和实效性。通过设计的光谱仪模型,借助于CCD传感器拍摄了几组桔子照片,通过图像处理软件MATLAB的处理,分析了在不同光谱下的图像,通过RYGB四色图像的对比,能够较好地区分水果的外观品质,光谱仪可以方便地使用在机器视觉中,减轻劳动力,提高效率。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 研究意义  7-8
    1.1.1 成像光谱仪器概述  7
    1.1.2 研究多光谱成像仪的意义  7-8
  1.2 研究背景  8
  1.3 光谱成像仪的应用  8
  1.4 本课题研究的技术路线和方法  8-9
  1.5 本论文各章的内容和布局  9-10
第二章光学仪器的成像原理  10-19
  2.1 光传播的基本规律  10-11
    2.1.1 光学实验定律及原理  10-11
    2.1.2 费马原理  11
  2.2 成像的基本原理  11-17
    2.2.1 成像的基本概念  11-12
    2.2.2 球面反射傍轴成像  12-14
    2.2.3 薄透镜傍轴成像  14-15
    2.2.4 共轴球面系统傍轴成像  15-17
  2.3 CCD原理与高速光谱数据采集系统  17-19
    2.3.1 面阵CCD的简介  17-18
    2.3.2 面阵CCD视频图像采集系统的组成  18-19
第三章成像光谱仪系统的设计原理  19-34
  3.1 光学系统设计的简介  19
  3.2 基本概念  19-20
    3.2.1 光学系统的结构参数  19-20
    3.2.2 光学系统的评价函数  20
    3.2.3 光学系统的边界条件  20
    3.2.4 光学系统的自变量  20
  3.3 光学系统的自动设计过程  20-22
  3.4 光学系统的公差分析  22-23
    3.4.1 光学透镜的制造公差  22
    3.4.2 光学透镜的组装公差  22-23
  3.5 设计原理  23-26
  3.6 分光棱镜系统的设计方案  26-30
    3.6.1 光学多通道模型的建立  26-27
    3.6.2 像质分析  27-30
    3.6.3 光学系统的公差分析  30
  3.7 立体建模  30-34
    3.7.1 各透镜组模型  31-32
    3.7.2 棱镜光学分幅系统的建模  32-33
    3.7.3 光学系统的位图分析  33-34
第四章多光谱实验仪试验图像的MATLAB处理  34-43
  4.1 数字图像处理基本理论  34-35
  4.2 试验样本  35
  4.3 图像采集  35-36
  4.4 图像分割预处理  36-37
  4.5 多光谱图像合成  37-38
  4.6 不同表面特征的灰度分布  38-39
  4.7 缺陷和果梗的识别依据  39-41
  4.8 识别结果与分析  41-43
第五章总结与展望  43-44
参考文献  44-45
致谢  45

基于分光棱镜式的多光谱成像系统研究

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