激光檢測法
1. 激光二極體的檢測方法
(1)阻值測量法:拆下激光二極體,用萬用表R×1k或R×10k檔測量其正、反向電阻值。正常時,正向電阻值為20~40kΩ之間,反向電阻值為∞(無窮大)。若測得正向電阻值已超過50kΩ,則說明激光二極體的性能已下降。若測得的正向電阻值大於90kΩ,則說明該二極體已嚴重老化,不能再使用了。
(2)電流測量法:用萬用表測量激光二極體驅動電路中負載電阻兩端的電壓降,再根據歐姆定律估算出流過該管的電流值,當電流超過100mA時,若調節激光功率電位器,而電流無明顯的變化,則可判斷激光二極體嚴重老化。若電流劇增而失控,則說明激光二極體的光學諧振腔已損壞。
2. 關於激光檢測指紋技術的原理
指紋識別技術原理
1、產品構成
對指紋識別技術,目前除了一部分真正的研發人員之外,大部分涉業者或者興趣者都希望有個清晰的了解。在此,先從指紋識別產品的構成說起,也就是由產品構成再展開對技術構成的分析。
指紋識別產品是由基礎構件、中間構件和上層構件組成的,基礎構件是指一個完整的指紋識別(不是指紋採集)產品,包括硬體和軟體,都必須具備的基礎部分。中間構件,簡稱中間件,是向上支持各類軟體系統或者硬體設備,實現指紋注冊和認證功能的獨立部分。上層構件,是指在基礎構件之上,自己實現中間件或者利用中間件建立起來的執行應用的部分,也可以稱為應用構件。
指紋產品基礎構件包括:指紋感測器(指紋 Sensor )、指紋感測器驅動程序( Driver )、指紋感測器底層介面程序(底層 SDK ),以及指紋演算法程序。其中前三個都是作為一個整體對待,籠統的稱為指紋 SENSOR 。指紋基礎構件的這四個部分,對於任何一類的指紋識別產品都是不可缺少的,所以稱之為基礎構件。
指紋產品中間構件,或者叫指紋應用中間件,它專門完成指紋注冊和認證功能,所以它一定包含指紋識別演算法。它屏蔽了應用層對設備層(基礎構件中的 SENSOR 以及 DRIVER )的直接訪問。它既可以表現為軟體控制項( ocx ),也可表現為硬體模塊,也就是俗稱的指紋離線模塊。
指紋產品上層構件,它是用戶需求的實現部分,其形態不定,可以是一個完整的指紋應用軟體產品,如指紋文件保護系統、計算機登錄指紋保護系統。也可是指紋考勤機、指紋保險櫃等這類嵌入式硬體產品。
在了解了指紋識別產品的構成要件之後,我們再一層層採用解析的方法來分析每個構件中的技術成份。
2 、指紋產品基礎構件
2.1、基礎構件之指紋SENSOR
從基礎構件層來看,其中的指紋SENSOR,是指紋圖像自動採集和生成部分,是整個指紋識別產品的數據輸入端。絕大多數指紋SENSOR通過光學掃描、晶體熱敏、晶體電容等三種主要感測原理採集指紋圖像。衡量一個指紋SENSOR的質量好壞或者使用的技術的高低,從其使用的採集原理上並不能得出結論,而是主要從以下幾個方面來衡量。
(1)成像質量。成像質量是衡量指紋 SENSOR (指紋感測器)質量的首要標准。成像質量主要表現為對指紋圖像的還原能力,以及去噪能力。
(2)手指適應能力。由於不同手指指紋的 紋路 深淺不同、干濕不同,污漬程度不同。要能夠對所有情況進行有效兼容,是指紋 SENSOR 的適用能力的表現。有時候手指適用能力被歸到成像質量中考慮。
(3)採集速度。採集速度表現為從手指放到 SENSOR 觸面後多長時間內完成一次指紋採集的時間,或者單位時間如 1S 可以採集的次數。速度的快慢直接影響到用戶的使用體驗。
(4)電氣特性。電氣特性是從產品化的角度來看,指紋 SENSOR 是否真正可用於某種產品。電氣特性主要關注三個參數,工作電壓,功耗和 ESD (防靜電能力)。如把指紋 SENSOR 應用到手機上,必然要考慮手機的現在供電方式能否滿足增加了指紋 SENOSR 後的電壓和功耗要求。不過大部分指紋 SENOSR 的電壓都在 3.6V 以下(含)。
(5)硬體介面能力。介面能力也是從產品化的角度來衡量的。介面能力直接影響著指紋 SENSOR 所獲得的指紋圖像數據的傳送方式,影響著與指紋處理模塊之間的通訊方式和通訊速度。比如已具備 USB 介面能力的指紋 SENSOR ,可以直接與 USB HUB 相連。而沒有 USB 介面的,就需要通過 USB 控制器來實現,給產品化增加一道技術門檻。
(6)SDK 能力。 SDK 能力是指指紋 SENSOR 的功能,也就是與指紋 SENSOR 配套使用的程序介面的功能。一般在這些介面中定義了上層應用如何啟動或終止硬體 SENSOR ,以及如何控制指紋 SENSOR 的函數族。比如發送指紋 SENOSR 初始化命令、開始或停止捕獲指紋圖像命令、詢問手指是存在、以及判斷是否是指紋等。對於滑動式( SWIPE )晶元來講,還包括指紋重構的命令介面。
作者: 西西里的豬 2007-4-30 13:23 回復此發言
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2 指紋識別技術原理
(7)附加功能。大部分指紋 SENSOR 除了具備指紋圖像採集能力之外,還能夠感知手指的移動方向、手指的點擊方式(單擊雙擊),這被稱之為導航能力。作者見過的一款導航能力非凡的指紋 SENSOR ,可以非常靈活的玩貪吃蛇游戲。另一方面,有的指紋 SENSOR ,如 ATMEL 和 AUTHENTECH 的,可以提供指紋特徵值的模板訪問介面。這些都是除了基本功能之外,指紋 SENSOR 廠商附加開發的功能,這部分功能可以使得,在其它條件相當的情況下,起到提升應用特色的作用。
2.2 、基礎構件之指紋演算法
以上是指紋產品基礎構件層中的指紋 SENSOR 部分的技術構成分析。下面介紹另一部分指紋演算法。全球指紋演算法據稱約有 100 種,不過這三大塊基本是少不了的。一是對指紋圖像進行預處理;二是提取特徵值,並形成特徵值模板;三是指紋特徵值比對。
2.2.1 指紋演算法之指紋圖像預處理
(1)指紋圖像增強 。指紋圖像增強的目的主要是為了減少噪音,增強脊谷對比度,使得圖像更加清晰真實,便於後續指紋特徵值提取的准確性。指紋圖像增強的方法較多,常見的如通過 8 域法計算方向場與設定合適的過濾閾值。處理時依據每個像素處脊的局部走向,會增強在同一方向脊的走向,並且在同一位置,減弱任何不同於脊的方向。這樣使得脊線相對背景更加清晰,特徵點走向更加明顯。
(2)指紋圖圖像平滑處理。 平滑處理是為了讓整個圖像取得均勻一致的明暗效果。平滑處理的過程是選取整個圖像的象素與其周期灰階差的均方值作為閾值來處理的。
(3)指紋圖像二值化。 在原始灰階圖像中,各象素的灰度是不同的,並按一定的梯度分布。在實際處理中只需要象素是不是脊線上的點,而無需知道它的灰度。所以每一個象素對判定脊線來講,只是一個「是與不是」的二元問題。所以,指紋圖像二值化是對每一個象素點按事先定義的閾值進行比較,大於閾值的,使其值等於 255 (假定),小於閾值的,使其值等於 0 。圖像二值化後,不僅可以大大減少數據儲存量,而且使得後面的判別過程少受干擾,大大簡化其後的處理。
(4)指紋圖像細化處理。 圖像細化就是將脊的寬度降為單個像素的寬度,得到脊線的骨架圖像的過程。這個過程進一步減少了圖像數據量,清晰化了脊線形態,為之後的特徵值提取作好了准備。由於我們所關心的不是紋線的粗細,而是紋線的有無。因此,在不破壞圖像連通性的情況下必須去掉多餘的信息。因而應先將指紋脊線的寬度採用逐漸剝離的方法,使得脊線成為只有一個象素寬的細線,這將非常有利於下一步的分析。
2.2.2 指紋演算法之特徵值提取
提取指紋特徵值是從細化過的指紋圖像中,掃描分析出能夠表達某個指紋圖像與眾不同的特徵點的集合。在最初的指紋識別演算法中,經歷以過圖像進行比較的階段,現在的演算法為了安全和確保精準度起見,採用圖像上的特徵點來進行比較,所以才有特徵值提取的說法。
(1)首先來認識一下指紋的特徵。
指紋特徵 =總體特徵+局部特徵
總體特徵:
–紋形:環形、弓形、螺旋形(有的演算法分的更細,如左旋右旋)
–模式區:包含了紋形特徵的區域
–核心點:位於指紋紋路的漸進中心
–三角點:位於從核心點開始的第一個分叉點或者斷點、或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉處,或者指向這些奇異點。
–紋數:指模式區內指紋紋路的數量(脊密度)
局部特徵:指紋上的細節點的特徵。
特徵點:類型、方向、曲率、位置
特徵點類型
–終結點( Ending ),一條紋路在此終結
–分叉點( Bifurcation ),一條紋路在此分開成為兩條或更多的紋路
–分歧點( Ridge Divergence ),兩條平行的紋路在此分開
–孤立點( Dot or Island ),一條特別短的紋路,以至於成為一點 –環點( Enclosure ),一條紋路分開成為兩條之後,立即有合並成為一條
作者: 西西里的豬 2007-4-30 13:23 回復此發言
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3 指紋識別技術原理
–短紋( Short Ridge ),一端較短但不至於成為一點的紋路
(2)指紋特徵點的表示
認識到指紋包含以上特徵點之後,如何對指紋的特徵點進行描述?就像通過描述一個的特點不同於另一個人時,我們一般會採用儲如 「男性」「身高 170 」「偏白」等詞彙一樣,描述指紋的特徵點也有一系列的維度。如特徵點類型、位置坐標、方向、曲率等。甚至可以增加組合特徵描述。指紋處理是一個幾何域的問題,所以對這些特徵點的描述無外乎與幾何參數有關。
(3)指紋特徵點提取
對指紋的特徵信息(總體和局部的)進行選擇、編碼,形成二進制數據的過程。指紋特徵點的提取方法是演算法中的核心。一般採用 8 鄰域法對二值化、細化後的指紋圖像抽取特徵點,這種方法將脊線上的點用 「1」 表示,背景用 「0」 表示,將待測點( x ,y )的八鄰域點,進行循環比較,若 「0」 , 「1」 變化有六次,則此待測點為分叉點,若變化兩次,則為端點。通過這個過程可以記錄下來一個指紋的所有特徵點。通常一個指紋的特徵點在 100~150 之間,在形成指紋特徵值模板(也就是特徵值的有序集合)時,盡量多的提取特徵點對於提高准確性是有很大幫助的。
2.2.3 指紋演算法之特徵值比對
指紋特徵值比對過程是把當前取得的指紋特徵值集合與事先存儲的指紋特徵值模板進行匹配的過程。匹配是一個模式識別的過程,判定的標准不是等與不等,而是相似的程度。這個程度判定依賴於某個閾值,以及與判定時比較的特徵點的個數有關。閾值取的合理,特徵點取的越多,誤判的機率就越小。理論一般認為只要 7 個特徵點不同就可以區別開兩枚指紋。實際在程序實現中,多採用 14 個或以上的特徵點作匹配。匹配的方法很多,包括基於特徵點的匹配、脊模式的匹配、以及線對(兩個特徵點的連線)匹配方法。匹配的過程還要處理如手指旋轉、壓力導致的伸縮及平移等情況。一般演算法的誤識率( FAR )為 0.001% 時,其拒認率( FRR )為 0.75 - 5% 。
在指紋識別演算法這一部分 補充說明一下 指紋識別和驗證的區別。
識別與驗證並不是指紋識別演算法領域的問題,而是指紋識別系統的問題。指紋識別就是指 1 : N 模式下匹配指紋特徵值。它是從多個指紋模板中識別出一個特定指紋的過程。其結果是,有或者沒有。有時會給出是誰的信息。
指紋驗證是指在 1 : 1 模式下匹配指紋特徵值。它是拿待比對的指紋特徵模板與事先存在的另一個指紋特徵模 板進行一次匹配的過程。其結果是,是不是。在一個系統中即可以採用 1:1模式也可以採用1:N模式,這是取決於應用系統的特點和要求。
從優缺方面比較, 1:1模式要比1:N快些,准確性高些,但方便性會差些。
3 、指紋產品中間件
指紋中間件技術,與一般中間件技術相似。對於指紋軟體中間件來講,主要是提供一系列從應用角度看已經封裝好的介面,一般不會開放指紋特徵值模板及下一級的介面。這些介面的能力表現為資料庫連接和拆線類介面、用戶注冊介面、用戶驗證介面、用戶手指信息、用戶信息訪問介面、用戶管理(增刪改)介面,以及常用的系統管理介面等。這些介面一般以 OCX組件形式提供,適用於以C/S、B/S、N-Tier等多種應用模式。 硬體中間件,一般是指指紋離線模塊。它主要是一個嵌入式指紋識別系統,對外提供兩方面的能力。一是向下能夠接入一定類型數量的指紋 SENSOR;二是向上給應用能夠提供指紋注冊、驗證、識別、指紋存儲等功能。硬體中間件的形態一直在發展和變化中,從板卡形態向晶元形態演變。市場上已經出現指紋識別IC,能夠完成所有指紋注冊驗證的功能。這對於開發嵌入式指紋識別設備,將無疑是一大福音。
4、指紋產品上層構件
指紋產品上層構件,即應用層,目前市場上所見完整的指紋產品形態多種多樣,在此不再累述。只是想說,在應用層,由於行業的不同、需求的多樣性,依然是有很多可以成就的東西。
總結
從以上分析總結來看,基礎構件中的指紋 SENSOR和指紋演算法是關鍵中的關鍵。如果沒有掌握這個關鍵,通過正常的商品交易得到這些,並以此為基礎構造出指紋中間件產品、或者開發出不同行業的不同類型的指紋應用產品(或系統),也會有非常不錯的前景,這也是創新——集成創新。
http://tieba..com/f?kz=196046842
3. 激光全息檢測
激光全息照相檢測是一種全息干涉計量法。物體內部的缺陷在受到外力作用時,例如抽真空(施加負壓)、充氣加壓、加熱、振動、彎曲等載入方式的作用下,與缺陷對應的物體表面將產生與周圍不同的局部微小變形(位移),採用激光全息照相的方法,將發生變形前後兩個光波的波陣面記錄下來進行對比觀察,從而可以判斷並檢出物體的內部缺陷。
激光全息照相是利用光的干涉現象,右圖為激光全息照相光路系統示意圖,由圖中所示可見,激光發生器1(如氦-氖激光器、紅寶石激光器、氬離子激光器等)發出的激光束一部分經棱鏡2反射到反射鏡4再經透鏡5擴束投射到試件6的表面(載入),試件表面反射的光波投射到照相干板7上(物波),另一部分激光束通過棱鏡2再經透鏡3擴束投射到反射鏡8,然後再反射投射到照相干板7上(參考波),這兩束光波將會發生干涉(它們來自同一激光源,有固定的相位關系),干涉的結果是產生干涉條紋:在有的區域兩個波的相位相同時,產生相長干涉,形成干涉條紋圖像中的明亮條紋,當兩個波的相位相反時則產生相消干涉,形成暗條紋,於是構成了明暗相間的干涉條紋圖像。當試件內無缺陷時,載入後試件表面的變形是連續規則的,所產生的干涉條紋形狀與明暗條紋間距的變化也是連續均勻的,與試件外形輪廓的變化相協調。如果試件內存在
激光全息照相光路系統示意圖
有缺陷,則載入後對應有內部缺陷的試件表面部位的變形比周圍的變形大,則光程出現差異,對應有缺陷的局部區域將會出現有不連續突變的干涉條紋,亦即條紋形狀與間距將發生畸變,從而可以根據干涉條紋圖形判別試件內部的缺陷。
攜帶有試件表面微小變形(位移)信息的物波與參考波相干涉形成以干涉條紋的反差、形狀和間距變化形式記錄試件全部信息的圖形,就是全息圖。
前面提及的激光-超聲全息照相檢測就是以超聲波為物波,激光束為參考波形成的一種全息圖。
激光全息照相檢測可用於檢測蜂窩結構、疊層膠接結構、復合材料以及薄壁構件的裂紋、脫粘、未粘合等缺陷,其優點是對試件的加工精度要求不高,安裝調試方便,能得到物體的三維圖像,缺點是對不透光物體沒有穿透能力,一般只能用於厚度小的薄材料,設備較昂貴,並且在檢測時受機械振動、聲振動(如環境雜訊)以及環境光等的干擾大等等,因此需要在安靜、清潔的暗室中進行檢測
4. 激光檢測是利用什麼原理
激光位移感測器一般是用的激光三角法來測量,例如ZLDS10x、ZLDS11x系列激光位移感測器。激光測距就有相位發和飛行時間法等原理,如LDM4X和LDM30X及ZDM系列激光測距感測器。
5. 激光三角測量的原理是什麼
激光三角測量法和結構光有些類似;它基於光學三角原理,根據光源、物體和檢測器三者之間的幾何成像關系來確定空間物體各點的三維坐標;通常用激光作為光源,用CCD相機作為檢測器。
6. 激光檢測感測器主要特點及其檢測的原理是什麼、
激光感測器最大的特點是可以非接觸測量,且精度高,頻率快
德國米銥激光三角反射式感測器原理
快速表面補光技術 Rapid surface compensation
直接使用激光感測器測量,需要采樣若干測量點。而這些測量點所處表面反射特性如果發生變化,就需要對反射光的光強進行調節,以達到最大的信號穩定性。
而調節的速度取決於感測器製造商。如果感測器需要越多時間來調節光強,就意味著越多測量值在被測表面顏色發生變化時,不可用於判斷測量結果。德國米銥提供的實時表面補光技術(RTSC)可以實現最佳補光效果。此外,測量要確保激光感測器的測量范圍內不存在異物干擾。灰塵或者其他小顆粒進入光路,會明顯影響測量結果。另外,被測物體所處位置或移動方向對於感測器探頭安裝的影響不可低估。根據上述測量理論,反射光必須能夠直達感光原件。如果反射光被陰影遮擋,則測量不可完成。因此,感測器安裝位置必須與被測物體運動方向十字交叉。
雖然近些年激光感測器的尺寸日趨小型化,但與電磁類位移感測器相比,激光感測器的尺寸仍然偏大。
採用激光三角反射式測量方法的好處:
- 較小的測量光斑
- 允許較大安裝距離
- 較大的量程
- 幾乎可以測量任何被測物體材料
應用限制:
- 被測表面的性能對測量精度有一定影響
- 需要光路保持清潔
- 與光譜共焦式感測器,電容式或電渦流式感測器相比,激光感測器尺寸偏大
- 測量鏡面被測物體,需要調試安裝位置和角度
德國米銥的激光位移感測器擁有輝煌的歷史,作為CCD感測器技術應用的先驅, optoNCDT 系列在工業激光位移測量發展過程中始終佔有重要地位。現有的感測器類型多樣,覆蓋的應用范圍廣,而且每一種產品都擁有技術領先優勢。optoNCDT系列激光三角反射式位移感測器以其極高的測量精度享譽世界激光位移感測器憑借直徑微小的測量光斑,可從較遠距離對被測物體進行測量,並適用於結構小巧的零部件的精確測量。感測器相對被測表面安裝距離遠且量程較大的技術特性,使其可完成對特殊表面的測量任務,例如炙熱的金屬表面。感測器與被測物體間在測量過程中無實際接觸,此非接觸式測量原理的優勢在於可保證無磨損、抗干擾的高精度測量。此外,激光三角反射式測量原理還適用於高精度、高解析度的高速測量。
7. 激光測量方法的應用
激光的高亮度、高相乾性和高準直性,提高了測量的精度(已達納米量級),提高了測量的層次,促進了測量智能化的進程。
5.8.3.1 地殼應變的激光干涉調製法測量
採用高靈敏度的測量手段監測地殼應變,對地震、滑坡等自然災害的早期預報具有重要意義。若採用激光干涉並結合圖像調制和相位檢測技術,可使地殼應變的測量靈敏度,較之傳統石英伸縮儀高出若干個數量級。
由構造和非構造營力引起的各種重大自然災害,一般說來具有地殼應變反常前兆。採用高靈敏度的測量儀器,精確監測地殼應變情況,是捕捉自然災害前兆進行早期預報的重要手段。目前國內外已觀測到的地震時較高頻率的斷層活動所引起的應變階,大約只有10-8~10-9量級,而震前所引起的應變階則更小。作為震前監測與預報,則要求儀器具有更高的靈敏度。由國家地震局與比利時皇家天文台合作研製的石英伸縮儀,是我國20世紀90年代採用的儀器中最好的,其最高靈敏度也只有10-9~10-10量級。因此,長期以來,國內外學者一直致力於更新地殼應變測量方法的研究。
採用激光干涉的方法測量微小位移,被廣泛應用於許多領域。尤其是在引力波探測方面,目前已能探測到10 -14 cm的微小位移。如將這一技術應用到地殼應變測量,可使現有的靈敏度提高若干個數量級,它不僅能為地球物理理論提供精確的實驗數據,更重要的是可直接用於對地震和水庫大壩滑坡的早期監測預報。
5.8.3.2 利用原子干涉儀測量重力加速度
20世紀90年代,美籍華裔物理學家、1997年諾貝爾物理學獎獲得者、美國斯坦福大學朱棣文教授領導的小組,根據原子干涉原理,解析度達到Δg/g=10-10,成功地測定了地球的重力加速度,可以測出0.1×10-8m/s2的重力加速度變化情況。根據原子干涉原理,測定重力加速度的裝置,用激光減速和冷卻的原子束製作的干涉儀來測定加速度將是合適的。高精度重力儀可在一個固定台站或幾個固定台站上觀測幅度很小的非潮汐重力隨時間的變化情況,或者在特殊的地區或幾個剖面上每隔一定時間進行觀測,其結果可能反映與地殼運動、地球深部物質的運動有關的現象。將來,原子重力儀也許有可能取代超導重力儀,在勘查地球物理和環境地球物理方面發揮作用。例如,圈定油田范圍和油田開發的監測,以及地面沉降的監測等。
5.8.3.3 激光水下成像技術
激光水下成像是利用激光和成像設備,進行水下目標成像的技術。該技術基於藍綠激光處於水中的傳輸「窗口」,通過激光器發射脈沖激光或連續激光,測量由水下目標反射回來的反射源信息,達到對目標的位置、形狀和特性的了解。
理論上,激光水下成像的距離可達上百米,目前在海水中的垂直成像(或水平、傾斜)的實際有效距離可以達到30 m。
激光水下成像技術除應用於軍事的目的外,在水下環境監測、水下走私監視、海底地貌與地質調查、水下工程檢修與安裝、石油勘探鑽井定位、海洋生物研究等領域都具有重要的實用價值。
激光是一種光源亮度高、方向性好、單色性強的相干光源,可以大大提高水下能見度。但是,激光在水中傳播時,後向散射效應隨著距離的增大而增強。若超過某一距離,由於散射光的積累效應,散射光殘留於接受器件的光陰極,有用的信號被散射光所淹沒,將影響識別目標。因此,有效地克服後向散射是激光水下成像技術必須解決的關鍵問題。
(1)距離選通技術的原理
距離選通技術是利用激光高能量、高方向性和窄脈沖寬度的特點。
其工作原理是:激光器發射很強的光脈沖,通過透鏡射向觀測區,到達目標後被反射回來進入光學接收系統。當激光脈沖處於往返途中的時間內,水下激光探測系統的接收器選通門或光閘關閉;當反射光到達接收機一瞬間,選通門開啟,使目標反射信號進入圖像增強器被放大,並由顯示系統顯示圖像,因而從時間上把後向散射分開去除。
距離選通技術可消除大部分後向散射光的影響,在觀察遠距離水下目標時,可以通過增加激光功率和改進激光信號接收器的靈敏度,達到提高目標的解析度和圖像質量。而且,可在不同的時間進行曝光或用多個CCD同時攝像,獲取水下不同深度的圖像信息。距離選通技術要求激光器具有窄的脈沖寬度,以便更好地將脈沖信號同後向散射分開;選通開關的選通寬度應盡可能接近激光脈寬,以保證僅使目標反射光全部進入接收器,從而提高信噪比。
(2)視場掃描技術
視場掃描技術是充分利用激光的高方向性特點,把激光器與接收機設置在2個間距一定距離的地方,使照明光束掃描線與接收機視線在被觀察區域相交成一定角度。用激光器發射連續的極窄的激光束掃描目標,目標反射光連續返回並在顯像管上顯示目標圖像,這樣使後向散射光盡可能少地進入接收機中,即從空間上將目標反射光與整個視場的後向散射光分離開來。
視場掃描技術的關鍵是實現掃描光束與接收視線的同步。實際系統中大多使用的是機械同步方式。該同步掃描機構的特點是:把2個反射鏡剛性地安裝在同一馬達轉軸的兩端,一端反射鏡用於激光束掃描,另一端反射鏡將掃描景物的反射光折轉到接收器中。由於2個反射鏡由同一馬達轉軸驅動,所以能保持兩者同步。這種機械同步掃描機構緊湊,只要裝調准確,同步精度就高。
(3)激光水下成像系統
激光水下成像系統由計算機控制台、激光發射器、延遲發生器(或同步裝置)、圖像感測器、視頻記錄儀或顯示器及其控制板卡組成。其中核心部分是光發射器和光接收器。光接收部分一般採用CCD(或ICCD)進行成像。當用距離選通技術進行成像時,光發射系統多採用倍頻Nd:YAG激光器發射脈沖激光;當用同步掃描技術進行成像時,發射系統多採用氬離子激光器發射連續激光。
激光水下成像系統的接收機要求具有高的空間解析度和量子效率,雜訊低,孔徑大,有足夠的增益動態范圍;激光器應滿足激光工作波長與海水的透射「窗口」相匹配的基本要求。
下面分別介紹幾種典型的激光水下成像系統及其應用能力。
加拿大LUCIE激光水下成像系統
該系統是加拿大瓦爾卡捷國防研究院研製的。它使用二極體泵浦的Nd:YAG激光器,經KDP晶體倍頻(倍頻效率60%)後輸出波長為0.532μm;脈沖重復率2 kHz,脈沖寬度8 ns,平均輸出功率80 mW;水中光束發散度60 mrad。光接收採用二級微通道板增強的級聯式CCD攝像機,增益范圍在500~1×106之間可變,CCD的閾值靈敏度1×10-7lx,有效像素為個數488×380,每個像素尺寸為12μm×18μm。工作時,激光器、攝像機、計算機和控制電子裝置分別裝在3個充滿氮氣的直徑為30 cm、長60 cm的圓筒內。採用選通方式工作,可在深度為200 m的海下工作,通過視頻電纜(視頻寬度為7 MHz)把圖像傳到艦船上。
美國SM2000激光水下成像系統
該系統是美國西屋電氣公司研製的。光源是氬離子氣體激光器,輸出0.4880μm和0.5145μm的連續激光,功率為1.5 W。SM2000系統的激光器、掃描器和接收機裝在同一耐壓圓筒內,尺寸長1.75 m,直徑0.279 m;顯示和控制台在船上。採用同步掃描方式工作,角掃描范圍15°~17°可變,攝像的前進速度為0.5~6節。該系統進行了多次的海下試驗,其最大的工作深度為1 524 m,試驗時攝取了多幅海底飛機殘骸的照片。
華中科技大學水下激光成像系統
水下激光成像系統(昌彥君博士的),在船池進行了距離選通方式的激光水下成像實驗。
系統使用的光源是閃光燈泵浦的Nd:YAG脈沖激光器,波長為1.064 μm,經倍頻後為0.532 μm,處於水的透射「窗口」,經Q開關產生短脈沖;輸出波長為532 nm、脈寬5~10 ns、峰值功率2 MW的脈沖激光;重復頻率為100 Hz;激光模式為偏振、低階模。接收機為ANDOR公司的像增強型的CCD(ICCD),其有效像素為578×385,每個像素為22μm2,A/D轉換頻率最大為1 MHz;像增強陰極直徑18 mm,可對180 nm~850 nm波長進行工作,有10種增益強度選擇,最大為3800 ns;最小門控時間為3.8 ns;在選通與非選通兩種方式下都可工作。多功能輸入輸出盒用來輔助控制卡輸出需要的控制信號,對各儀器之間的信號傳輸做出相應的轉換。延遲發生器用來保持脈沖激光器與圖像信號接收器(ICCD)之間的同步,以達到選通的目的。
8. 激光掃描測量方法是怎麼樣的
對一些大的輪廓我們需要藉助一些機械的手段來完成我們的測量實現現代化自動化。把ZLDS200激光掃描固定在滑竿上,這樣就可以測量大量程寬度的測量,可以用來測量輪胎啊,鐵軌等一些物體的輪廓,可以定製為x軸為29mm,z軸為25mm的來加強z軸的精度。
9. 1.57um激光的檢測方法
激光檢測法是一種指紋顯示方法,即用激光照射指紋印顯示出指紋,激光檢測法檢測指紋的最大年限可達五年。
第一、利用光學原理獲得指紋圖像;
第二、對圖像利用軟體進行識別。
10. 激光三角反射法原理具體是怎麼樣的
激光三角反射式測量原理基於簡單的幾何關系。激光二極體發出的激光束被照射到被測物體表面。反射回來的光線通過一組透鏡,投射到感光元件矩陣上,感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光線的強度取決於被測物體的表面特性。為此,模擬元件PSD的敏感度需要進行調節。而對數字元件CCD感測器,使用德國米銥公司提供的實時表面補光技術(RTSC, Real Time Surface Compensation) 可以瞬時改變接收光強。
雖然近些年激光感測器的尺寸日趨小型化,但與電磁類位移感測器相比,激光感測器的尺寸仍然偏大。
採用激光三角反射式測量方法的好處:
-較小的測量光斑
-允許較大安裝距離
-較大的量程
-幾乎可以測量任何被測物體材料
應用限制:
-被測表面的性能對測量精度有一定影響
-需要光路保持清潔
-與光譜共焦式感測器,電容式或電渦流式感測器相比,激光感測器尺寸偏大
-測量鏡面被測物體,需要調試安裝位置和角度
德國米銥的激光位移感測器擁有輝煌的歷史,作為CCD感測器技術應用的先驅,optoNCDT 系列在工業激光位移測量發展過程中始終佔有重要地位。現有的感測器類型多樣,覆蓋的應用范圍廣,而且每一種產品都擁有技術領先優勢。optoNCDT系列激光三角反射式位移感測器以其極高的測量精度享譽世界激光位移感測器憑借直徑微小的測量光斑,可從較遠距離對被測物體進行測量,並適用於結構小巧的零部件的精確測量。感測器相對被測表面安裝距離遠且量程較大的技術特性,使其可完成對特殊表面的測量任務,例如炙熱的金屬表面。感測器與被測物體間在測量過程中無實際接觸,此非接觸式測量原理的優勢在於可保證無磨損、抗干擾的高精度測量。此外,激光三角反射式測量原理還適用於高精度、高解析度的高速測量。