激光检测法
1. 激光二极管的检测方法
(1)阻值测量法:拆下激光二极管,用万用表R×1k或R×10k档测量其正、反向电阻值。正常时,正向电阻值为20~40kΩ之间,反向电阻值为∞(无穷大)。若测得正向电阻值已超过50kΩ,则说明激光二极管的性能已下降。若测得的正向电阻值大于90kΩ,则说明该二极管已严重老化,不能再使用了。
(2)电流测量法:用万用表测量激光二极管驱动电路中负载电阻两端的电压降,再根据欧姆定律估算出流过该管的电流值,当电流超过100mA时,若调节激光功率电位器,而电流无明显的变化,则可判断激光二极管严重老化。若电流剧增而失控,则说明激光二极管的光学谐振腔已损坏。
2. 关于激光检测指纹技术的原理
指纹识别技术原理
1、产品构成
对指纹识别技术,目前除了一部分真正的研发人员之外,大部分涉业者或者兴趣者都希望有个清晰的了解。在此,先从指纹识别产品的构成说起,也就是由产品构成再展开对技术构成的分析。
指纹识别产品是由基础构件、中间构件和上层构件组成的,基础构件是指一个完整的指纹识别(不是指纹采集)产品,包括硬件和软件,都必须具备的基础部分。中间构件,简称中间件,是向上支持各类软件系统或者硬件设备,实现指纹注册和认证功能的独立部分。上层构件,是指在基础构件之上,自己实现中间件或者利用中间件建立起来的执行应用的部分,也可以称为应用构件。
指纹产品基础构件包括:指纹传感器(指纹 Sensor )、指纹传感器驱动程序( Driver )、指纹传感器底层接口程序(底层 SDK ),以及指纹算法程序。其中前三个都是作为一个整体对待,笼统的称为指纹 SENSOR 。指纹基础构件的这四个部分,对于任何一类的指纹识别产品都是不可缺少的,所以称之为基础构件。
指纹产品中间构件,或者叫指纹应用中间件,它专门完成指纹注册和认证功能,所以它一定包含指纹识别算法。它屏蔽了应用层对设备层(基础构件中的 SENSOR 以及 DRIVER )的直接访问。它既可以表现为软件控件( ocx ),也可表现为硬件模块,也就是俗称的指纹脱机模块。
指纹产品上层构件,它是用户需求的实现部分,其形态不定,可以是一个完整的指纹应用软件产品,如指纹文件保护系统、计算机登录指纹保护系统。也可是指纹考勤机、指纹保险柜等这类嵌入式硬件产品。
在了解了指纹识别产品的构成要件之后,我们再一层层采用解析的方法来分析每个构件中的技术成份。
2 、指纹产品基础构件
2.1、基础构件之指纹SENSOR
从基础构件层来看,其中的指纹SENSOR,是指纹图像自动采集和生成部分,是整个指纹识别产品的数据输入端。绝大多数指纹SENSOR通过光学扫描、晶体热敏、晶体电容等三种主要传感原理采集指纹图像。衡量一个指纹SENSOR的质量好坏或者使用的技术的高低,从其使用的采集原理上并不能得出结论,而是主要从以下几个方面来衡量。
(1)成像质量。成像质量是衡量指纹 SENSOR (指纹传感器)质量的首要标准。成像质量主要表现为对指纹图像的还原能力,以及去噪能力。
(2)手指适应能力。由于不同手指指纹的 纹路 深浅不同、干湿不同,污渍程度不同。要能够对所有情况进行有效兼容,是指纹 SENSOR 的适用能力的表现。有时候手指适用能力被归到成像质量中考虑。
(3)采集速度。采集速度表现为从手指放到 SENSOR 触面后多长时间内完成一次指纹采集的时间,或者单位时间如 1S 可以采集的次数。速度的快慢直接影响到用户的使用体验。
(4)电气特性。电气特性是从产品化的角度来看,指纹 SENSOR 是否真正可用于某种产品。电气特性主要关注三个参数,工作电压,功耗和 ESD (防静电能力)。如把指纹 SENSOR 应用到手机上,必然要考虑手机的现在供电方式能否满足增加了指纹 SENOSR 后的电压和功耗要求。不过大部分指纹 SENOSR 的电压都在 3.6V 以下(含)。
(5)硬件接口能力。接口能力也是从产品化的角度来衡量的。接口能力直接影响着指纹 SENSOR 所获得的指纹图像数据的传送方式,影响着与指纹处理模块之间的通讯方式和通讯速度。比如已具备 USB 接口能力的指纹 SENSOR ,可以直接与 USB HUB 相连。而没有 USB 接口的,就需要通过 USB 控制器来实现,给产品化增加一道技术门槛。
(6)SDK 能力。 SDK 能力是指指纹 SENSOR 的功能,也就是与指纹 SENSOR 配套使用的程序接口的功能。一般在这些接口中定义了上层应用如何启动或终止硬件 SENSOR ,以及如何控制指纹 SENSOR 的函数族。比如发送指纹 SENOSR 初始化命令、开始或停止捕获指纹图像命令、询问手指是存在、以及判断是否是指纹等。对于滑动式( SWIPE )芯片来讲,还包括指纹重构的命令接口。
作者: 西西里的猪 2007-4-30 13:23 回复此发言
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2 指纹识别技术原理
(7)附加功能。大部分指纹 SENSOR 除了具备指纹图像采集能力之外,还能够感知手指的移动方向、手指的点击方式(单击双击),这被称之为导航能力。作者见过的一款导航能力非凡的指纹 SENSOR ,可以非常灵活的玩贪吃蛇游戏。另一方面,有的指纹 SENSOR ,如 ATMEL 和 AUTHENTECH 的,可以提供指纹特征值的模板访问接口。这些都是除了基本功能之外,指纹 SENSOR 厂商附加开发的功能,这部分功能可以使得,在其它条件相当的情况下,起到提升应用特色的作用。
2.2 、基础构件之指纹算法
以上是指纹产品基础构件层中的指纹 SENSOR 部分的技术构成分析。下面介绍另一部分指纹算法。全球指纹算法据称约有 100 种,不过这三大块基本是少不了的。一是对指纹图像进行预处理;二是提取特征值,并形成特征值模板;三是指纹特征值比对。
2.2.1 指纹算法之指纹图像预处理
(1)指纹图像增强 。指纹图像增强的目的主要是为了减少噪音,增强脊谷对比度,使得图像更加清晰真实,便于后续指纹特征值提取的准确性。指纹图像增强的方法较多,常见的如通过 8 域法计算方向场与设定合适的过滤阈值。处理时依据每个像素处脊的局部走向,会增强在同一方向脊的走向,并且在同一位置,减弱任何不同于脊的方向。这样使得脊线相对背景更加清晰,特征点走向更加明显。
(2)指纹图图像平滑处理。 平滑处理是为了让整个图像取得均匀一致的明暗效果。平滑处理的过程是选取整个图像的象素与其周期灰阶差的均方值作为阈值来处理的。
(3)指纹图像二值化。 在原始灰阶图像中,各象素的灰度是不同的,并按一定的梯度分布。在实际处理中只需要象素是不是脊线上的点,而无需知道它的灰度。所以每一个象素对判定脊线来讲,只是一个“是与不是”的二元问题。所以,指纹图像二值化是对每一个象素点按事先定义的阈值进行比较,大于阈值的,使其值等于 255 (假定),小于阈值的,使其值等于 0 。图像二值化后,不仅可以大大减少数据储存量,而且使得后面的判别过程少受干扰,大大简化其后的处理。
(4)指纹图像细化处理。 图像细化就是将脊的宽度降为单个像素的宽度,得到脊线的骨架图像的过程。这个过程进一步减少了图像数据量,清晰化了脊线形态,为之后的特征值提取作好了准备。由于我们所关心的不是纹线的粗细,而是纹线的有无。因此,在不破坏图像连通性的情况下必须去掉多余的信息。因而应先将指纹脊线的宽度采用逐渐剥离的方法,使得脊线成为只有一个象素宽的细线,这将非常有利于下一步的分析。
2.2.2 指纹算法之特征值提取
提取指纹特征值是从细化过的指纹图像中,扫描分析出能够表达某个指纹图像与众不同的特征点的集合。在最初的指纹识别算法中,经历以过图像进行比较的阶段,现在的算法为了安全和确保精准度起见,采用图像上的特征点来进行比较,所以才有特征值提取的说法。
(1)首先来认识一下指纹的特征。
指纹特征 =总体特征+局部特征
总体特征:
–纹形:环形、弓形、螺旋形(有的算法分的更细,如左旋右旋)
–模式区:包含了纹形特征的区域
–核心点:位于指纹纹路的渐进中心
–三角点:位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处,或者指向这些奇异点。
–纹数:指模式区内指纹纹路的数量(脊密度)
局部特征:指纹上的细节点的特征。
特征点:类型、方向、曲率、位置
特征点类型
–终结点( Ending ),一条纹路在此终结
–分叉点( Bifurcation ),一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路
–分歧点( Ridge Divergence ),两条平行的纹路在此分开
–孤立点( Dot or Island ),一条特别短的纹路,以至于成为一点 –环点( Enclosure ),一条纹路分开成为两条之后,立即有合并成为一条
作者: 西西里的猪 2007-4-30 13:23 回复此发言
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3 指纹识别技术原理
–短纹( Short Ridge ),一端较短但不至于成为一点的纹路
(2)指纹特征点的表示
认识到指纹包含以上特征点之后,如何对指纹的特征点进行描述?就像通过描述一个的特点不同于另一个人时,我们一般会采用储如 “男性”“身高 170 ”“偏白”等词汇一样,描述指纹的特征点也有一系列的维度。如特征点类型、位置坐标、方向、曲率等。甚至可以增加组合特征描述。指纹处理是一个几何域的问题,所以对这些特征点的描述无外乎与几何参数有关。
(3)指纹特征点提取
对指纹的特征信息(总体和局部的)进行选择、编码,形成二进制数据的过程。指纹特征点的提取方法是算法中的核心。一般采用 8 邻域法对二值化、细化后的指纹图像抽取特征点,这种方法将脊线上的点用 “1” 表示,背景用 “0” 表示,将待测点( x ,y )的八邻域点,进行循环比较,若 “0” , “1” 变化有六次,则此待测点为分叉点,若变化两次,则为端点。通过这个过程可以记录下来一个指纹的所有特征点。通常一个指纹的特征点在 100~150 之间,在形成指纹特征值模板(也就是特征值的有序集合)时,尽量多的提取特征点对于提高准确性是有很大帮助的。
2.2.3 指纹算法之特征值比对
指纹特征值比对过程是把当前取得的指纹特征值集合与事先存储的指纹特征值模板进行匹配的过程。匹配是一个模式识别的过程,判定的标准不是等与不等,而是相似的程度。这个程度判定依赖于某个阈值,以及与判定时比较的特征点的个数有关。阈值取的合理,特征点取的越多,误判的机率就越小。理论一般认为只要 7 个特征点不同就可以区别开两枚指纹。实际在程序实现中,多采用 14 个或以上的特征点作匹配。匹配的方法很多,包括基于特征点的匹配、脊模式的匹配、以及线对(两个特征点的连线)匹配方法。匹配的过程还要处理如手指旋转、压力导致的伸缩及平移等情况。一般算法的误识率( FAR )为 0.001% 时,其拒认率( FRR )为 0.75 - 5% 。
在指纹识别算法这一部分 补充说明一下 指纹识别和验证的区别。
识别与验证并不是指纹识别算法领域的问题,而是指纹识别系统的问题。指纹识别就是指 1 : N 模式下匹配指纹特征值。它是从多个指纹模板中识别出一个特定指纹的过程。其结果是,有或者没有。有时会给出是谁的信息。
指纹验证是指在 1 : 1 模式下匹配指纹特征值。它是拿待比对的指纹特征模板与事先存在的另一个指纹特征模 板进行一次匹配的过程。其结果是,是不是。在一个系统中即可以采用 1:1模式也可以采用1:N模式,这是取决于应用系统的特点和要求。
从优缺方面比较, 1:1模式要比1:N快些,准确性高些,但方便性会差些。
3 、指纹产品中间件
指纹中间件技术,与一般中间件技术相似。对于指纹软件中间件来讲,主要是提供一系列从应用角度看已经封装好的接口,一般不会开放指纹特征值模板及下一级的接口。这些接口的能力表现为数据库连接和拆线类接口、用户注册接口、用户验证接口、用户手指信息、用户信息访问接口、用户管理(增删改)接口,以及常用的系统管理接口等。这些接口一般以 OCX组件形式提供,适用于以C/S、B/S、N-Tier等多种应用模式。 硬件中间件,一般是指指纹脱机模块。它主要是一个嵌入式指纹识别系统,对外提供两方面的能力。一是向下能够接入一定类型数量的指纹 SENSOR;二是向上给应用能够提供指纹注册、验证、识别、指纹存储等功能。硬件中间件的形态一直在发展和变化中,从板卡形态向芯片形态演变。市场上已经出现指纹识别IC,能够完成所有指纹注册验证的功能。这对于开发嵌入式指纹识别设备,将无疑是一大福音。
4、指纹产品上层构件
指纹产品上层构件,即应用层,目前市场上所见完整的指纹产品形态多种多样,在此不再累述。只是想说,在应用层,由于行业的不同、需求的多样性,依然是有很多可以成就的东西。
总结
从以上分析总结来看,基础构件中的指纹 SENSOR和指纹算法是关键中的关键。如果没有掌握这个关键,通过正常的商品交易得到这些,并以此为基础构造出指纹中间件产品、或者开发出不同行业的不同类型的指纹应用产品(或系统),也会有非常不错的前景,这也是创新——集成创新。
http://tieba..com/f?kz=196046842
3. 激光全息检测
激光全息照相检测是一种全息干涉计量法。物体内部的缺陷在受到外力作用时,例如抽真空(施加负压)、充气加压、加热、振动、弯曲等加载方式的作用下,与缺陷对应的物体表面将产生与周围不同的局部微小变形(位移),采用激光全息照相的方法,将发生变形前后两个光波的波阵面记录下来进行对比观察,从而可以判断并检出物体的内部缺陷。
激光全息照相是利用光的干涉现象,右图为激光全息照相光路系统示意图,由图中所示可见,激光发生器1(如氦-氖激光器、红宝石激光器、氩离子激光器等)发出的激光束一部分经棱镜2反射到反射镜4再经透镜5扩束投射到试件6的表面(加载),试件表面反射的光波投射到照相干板7上(物波),另一部分激光束通过棱镜2再经透镜3扩束投射到反射镜8,然后再反射投射到照相干板7上(参考波),这两束光波将会发生干涉(它们来自同一激光源,有固定的相位关系),干涉的结果是产生干涉条纹:在有的区域两个波的相位相同时,产生相长干涉,形成干涉条纹图像中的明亮条纹,当两个波的相位相反时则产生相消干涉,形成暗条纹,于是构成了明暗相间的干涉条纹图像。当试件内无缺陷时,加载后试件表面的变形是连续规则的,所产生的干涉条纹形状与明暗条纹间距的变化也是连续均匀的,与试件外形轮廓的变化相协调。如果试件内存在
激光全息照相光路系统示意图
有缺陷,则加载后对应有内部缺陷的试件表面部位的变形比周围的变形大,则光程出现差异,对应有缺陷的局部区域将会出现有不连续突变的干涉条纹,亦即条纹形状与间距将发生畸变,从而可以根据干涉条纹图形判别试件内部的缺陷。
携带有试件表面微小变形(位移)信息的物波与参考波相干涉形成以干涉条纹的反差、形状和间距变化形式记录试件全部信息的图形,就是全息图。
前面提及的激光-超声全息照相检测就是以超声波为物波,激光束为参考波形成的一种全息图。
激光全息照相检测可用于检测蜂窝结构、叠层胶接结构、复合材料以及薄壁构件的裂纹、脱粘、未粘合等缺陷,其优点是对试件的加工精度要求不高,安装调试方便,能得到物体的三维图像,缺点是对不透光物体没有穿透能力,一般只能用于厚度小的薄材料,设备较昂贵,并且在检测时受机械振动、声振动(如环境噪声)以及环境光等的干扰大等等,因此需要在安静、清洁的暗室中进行检测
4. 激光检测是利用什么原理
激光位移传感器一般是用的激光三角法来测量,例如ZLDS10x、ZLDS11x系列激光位移传感器。激光测距就有相位发和飞行时间法等原理,如LDM4X和LDM30X及ZDM系列激光测距传感器。
5. 激光三角测量的原理是什么
激光三角测量法和结构光有些类似;它基于光学三角原理,根据光源、物体和检测器三者之间的几何成像关系来确定空间物体各点的三维坐标;通常用激光作为光源,用CCD相机作为检测器。
6. 激光检测传感器主要特点及其检测的原理是什么、
激光传感器最大的特点是可以非接触测量,且精度高,频率快
德国米铱激光三角反射式传感器原理
快速表面补光技术 Rapid surface compensation
直接使用激光传感器测量,需要采样若干测量点。而这些测量点所处表面反射特性如果发生变化,就需要对反射光的光强进行调节,以达到最大的信号稳定性。
而调节的速度取决于传感器制造商。如果传感器需要越多时间来调节光强,就意味着越多测量值在被测表面颜色发生变化时,不可用于判断测量结果。德国米铱提供的实时表面补光技术(RTSC)可以实现最佳补光效果。此外,测量要确保激光传感器的测量范围内不存在异物干扰。灰尘或者其他小颗粒进入光路,会明显影响测量结果。另外,被测物体所处位置或移动方向对于传感器探头安装的影响不可低估。根据上述测量理论,反射光必须能够直达感光原件。如果反射光被阴影遮挡,则测量不可完成。因此,传感器安装位置必须与被测物体运动方向十字交叉。
虽然近些年激光传感器的尺寸日趋小型化,但与电磁类位移传感器相比,激光传感器的尺寸仍然偏大。
采用激光三角反射式测量方法的好处:
- 较小的测量光斑
- 允许较大安装距离
- 较大的量程
- 几乎可以测量任何被测物体材料
应用限制:
- 被测表面的性能对测量精度有一定影响
- 需要光路保持清洁
- 与光谱共焦式传感器,电容式或电涡流式传感器相比,激光传感器尺寸偏大
- 测量镜面被测物体,需要调试安装位置和角度
德国米铱的激光位移传感器拥有辉煌的历史,作为CCD传感器技术应用的先驱, optoNCDT 系列在工业激光位移测量发展过程中始终占有重要地位。现有的传感器类型多样,覆盖的应用范围广,而且每一种产品都拥有技术领先优势。optoNCDT系列激光三角反射式位移传感器以其极高的测量精度享誉世界激光位移传感器凭借直径微小的测量光斑,可从较远距离对被测物体进行测量,并适用于结构小巧的零部件的精确测量。传感器相对被测表面安装距离远且量程较大的技术特性,使其可完成对特殊表面的测量任务,例如炙热的金属表面。传感器与被测物体间在测量过程中无实际接触,此非接触式测量原理的优势在于可保证无磨损、抗干扰的高精度测量。此外,激光三角反射式测量原理还适用于高精度、高分辨率的高速测量。
7. 激光测量方法的应用
激光的高亮度、高相干性和高准直性,提高了测量的精度(已达纳米量级),提高了测量的层次,促进了测量智能化的进程。
5.8.3.1 地壳应变的激光干涉调制法测量
采用高灵敏度的测量手段监测地壳应变,对地震、滑坡等自然灾害的早期预报具有重要意义。若采用激光干涉并结合图像调制和相位检测技术,可使地壳应变的测量灵敏度,较之传统石英伸缩仪高出若干个数量级。
由构造和非构造营力引起的各种重大自然灾害,一般说来具有地壳应变反常前兆。采用高灵敏度的测量仪器,精确监测地壳应变情况,是捕捉自然灾害前兆进行早期预报的重要手段。目前国内外已观测到的地震时较高频率的断层活动所引起的应变阶,大约只有10-8~10-9量级,而震前所引起的应变阶则更小。作为震前监测与预报,则要求仪器具有更高的灵敏度。由国家地震局与比利时皇家天文台合作研制的石英伸缩仪,是我国20世纪90年代采用的仪器中最好的,其最高灵敏度也只有10-9~10-10量级。因此,长期以来,国内外学者一直致力于更新地壳应变测量方法的研究。
采用激光干涉的方法测量微小位移,被广泛应用于许多领域。尤其是在引力波探测方面,目前已能探测到10 -14 cm的微小位移。如将这一技术应用到地壳应变测量,可使现有的灵敏度提高若干个数量级,它不仅能为地球物理理论提供精确的实验数据,更重要的是可直接用于对地震和水库大坝滑坡的早期监测预报。
5.8.3.2 利用原子干涉仪测量重力加速度
20世纪90年代,美籍华裔物理学家、1997年诺贝尔物理学奖获得者、美国斯坦福大学朱棣文教授领导的小组,根据原子干涉原理,分辨率达到Δg/g=10-10,成功地测定了地球的重力加速度,可以测出0.1×10-8m/s2的重力加速度变化情况。根据原子干涉原理,测定重力加速度的装置,用激光减速和冷却的原子束制作的干涉仪来测定加速度将是合适的。高精度重力仪可在一个固定台站或几个固定台站上观测幅度很小的非潮汐重力随时间的变化情况,或者在特殊的地区或几个剖面上每隔一定时间进行观测,其结果可能反映与地壳运动、地球深部物质的运动有关的现象。将来,原子重力仪也许有可能取代超导重力仪,在勘查地球物理和环境地球物理方面发挥作用。例如,圈定油田范围和油田开发的监测,以及地面沉降的监测等。
5.8.3.3 激光水下成像技术
激光水下成像是利用激光和成像设备,进行水下目标成像的技术。该技术基于蓝绿激光处于水中的传输“窗口”,通过激光器发射脉冲激光或连续激光,测量由水下目标反射回来的反射源信息,达到对目标的位置、形状和特性的了解。
理论上,激光水下成像的距离可达上百米,目前在海水中的垂直成像(或水平、倾斜)的实际有效距离可以达到30 m。
激光水下成像技术除应用于军事的目的外,在水下环境监测、水下走私监视、海底地貌与地质调查、水下工程检修与安装、石油勘探钻井定位、海洋生物研究等领域都具有重要的实用价值。
激光是一种光源亮度高、方向性好、单色性强的相干光源,可以大大提高水下能见度。但是,激光在水中传播时,后向散射效应随着距离的增大而增强。若超过某一距离,由于散射光的积累效应,散射光残留于接受器件的光阴极,有用的信号被散射光所淹没,将影响识别目标。因此,有效地克服后向散射是激光水下成像技术必须解决的关键问题。
(1)距离选通技术的原理
距离选通技术是利用激光高能量、高方向性和窄脉冲宽度的特点。
其工作原理是:激光器发射很强的光脉冲,通过透镜射向观测区,到达目标后被反射回来进入光学接收系统。当激光脉冲处于往返途中的时间内,水下激光探测系统的接收器选通门或光闸关闭;当反射光到达接收机一瞬间,选通门开启,使目标反射信号进入图像增强器被放大,并由显示系统显示图像,因而从时间上把后向散射分开去除。
距离选通技术可消除大部分后向散射光的影响,在观察远距离水下目标时,可以通过增加激光功率和改进激光信号接收器的灵敏度,达到提高目标的分辨率和图像质量。而且,可在不同的时间进行曝光或用多个CCD同时摄像,获取水下不同深度的图像信息。距离选通技术要求激光器具有窄的脉冲宽度,以便更好地将脉冲信号同后向散射分开;选通开关的选通宽度应尽可能接近激光脉宽,以保证仅使目标反射光全部进入接收器,从而提高信噪比。
(2)视场扫描技术
视场扫描技术是充分利用激光的高方向性特点,把激光器与接收机设置在2个间距一定距离的地方,使照明光束扫描线与接收机视线在被观察区域相交成一定角度。用激光器发射连续的极窄的激光束扫描目标,目标反射光连续返回并在显像管上显示目标图像,这样使后向散射光尽可能少地进入接收机中,即从空间上将目标反射光与整个视场的后向散射光分离开来。
视场扫描技术的关键是实现扫描光束与接收视线的同步。实际系统中大多使用的是机械同步方式。该同步扫描机构的特点是:把2个反射镜刚性地安装在同一马达转轴的两端,一端反射镜用于激光束扫描,另一端反射镜将扫描景物的反射光折转到接收器中。由于2个反射镜由同一马达转轴驱动,所以能保持两者同步。这种机械同步扫描机构紧凑,只要装调准确,同步精度就高。
(3)激光水下成像系统
激光水下成像系统由计算机控制台、激光发射器、延迟发生器(或同步装置)、图像传感器、视频记录仪或显示器及其控制板卡组成。其中核心部分是光发射器和光接收器。光接收部分一般采用CCD(或ICCD)进行成像。当用距离选通技术进行成像时,光发射系统多采用倍频Nd:YAG激光器发射脉冲激光;当用同步扫描技术进行成像时,发射系统多采用氩离子激光器发射连续激光。
激光水下成像系统的接收机要求具有高的空间分辨率和量子效率,噪声低,孔径大,有足够的增益动态范围;激光器应满足激光工作波长与海水的透射“窗口”相匹配的基本要求。
下面分别介绍几种典型的激光水下成像系统及其应用能力。
加拿大LUCIE激光水下成像系统
该系统是加拿大瓦尔卡捷国防研究院研制的。它使用二极管泵浦的Nd:YAG激光器,经KDP晶体倍频(倍频效率60%)后输出波长为0.532μm;脉冲重复率2 kHz,脉冲宽度8 ns,平均输出功率80 mW;水中光束发散度60 mrad。光接收采用二级微通道板增强的级联式CCD摄像机,增益范围在500~1×106之间可变,CCD的阈值灵敏度1×10-7lx,有效像素为个数488×380,每个像素尺寸为12μm×18μm。工作时,激光器、摄像机、计算机和控制电子装置分别装在3个充满氮气的直径为30 cm、长60 cm的圆筒内。采用选通方式工作,可在深度为200 m的海下工作,通过视频电缆(视频宽度为7 MHz)把图像传到舰船上。
美国SM2000激光水下成像系统
该系统是美国西屋电气公司研制的。光源是氩离子气体激光器,输出0.4880μm和0.5145μm的连续激光,功率为1.5 W。SM2000系统的激光器、扫描器和接收机装在同一耐压圆筒内,尺寸长1.75 m,直径0.279 m;显示和控制台在船上。采用同步扫描方式工作,角扫描范围15°~17°可变,摄像的前进速度为0.5~6节。该系统进行了多次的海下试验,其最大的工作深度为1 524 m,试验时摄取了多幅海底飞机残骸的照片。
华中科技大学水下激光成像系统
水下激光成像系统(昌彦君博士的),在船池进行了距离选通方式的激光水下成像实验。
系统使用的光源是闪光灯泵浦的Nd:YAG脉冲激光器,波长为1.064 μm,经倍频后为0.532 μm,处于水的透射“窗口”,经Q开关产生短脉冲;输出波长为532 nm、脉宽5~10 ns、峰值功率2 MW的脉冲激光;重复频率为100 Hz;激光模式为偏振、低阶模。接收机为ANDOR公司的像增强型的CCD(ICCD),其有效像素为578×385,每个像素为22μm2,A/D转换频率最大为1 MHz;像增强阴极直径18 mm,可对180 nm~850 nm波长进行工作,有10种增益强度选择,最大为3800 ns;最小门控时间为3.8 ns;在选通与非选通两种方式下都可工作。多功能输入输出盒用来辅助控制卡输出需要的控制信号,对各仪器之间的信号传输做出相应的转换。延迟发生器用来保持脉冲激光器与图像信号接收器(ICCD)之间的同步,以达到选通的目的。
8. 激光扫描测量方法是怎么样的
对一些大的轮廓我们需要借助一些机械的手段来完成我们的测量实现现代化自动化。把ZLDS200激光扫描固定在滑竿上,这样就可以测量大量程宽度的测量,可以用来测量轮胎啊,铁轨等一些物体的轮廓,可以定制为x轴为29mm,z轴为25mm的来加强z轴的精度。
9. 1.57um激光的检测方法
激光检测法是一种指纹显示方法,即用激光照射指纹印显示出指纹,激光检测法检测指纹的最大年限可达五年。
第一、利用光学原理获得指纹图像;
第二、对图像利用软件进行识别。
10. 激光三角反射法原理具体是怎么样的
激光三角反射式测量原理基于简单的几何关系。激光二极管发出的激光束被照射到被测物体表面。反射回来的光线通过一组透镜,投射到感光元件矩阵上,感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光线的强度取决于被测物体的表面特性。为此,模拟元件PSD的敏感度需要进行调节。而对数字元件CCD传感器,使用德国米铱公司提供的实时表面补光技术(RTSC, Real Time Surface Compensation) 可以瞬时改变接收光强。
虽然近些年激光传感器的尺寸日趋小型化,但与电磁类位移传感器相比,激光传感器的尺寸仍然偏大。
采用激光三角反射式测量方法的好处:
-较小的测量光斑
-允许较大安装距离
-较大的量程
-几乎可以测量任何被测物体材料
应用限制:
-被测表面的性能对测量精度有一定影响
-需要光路保持清洁
-与光谱共焦式传感器,电容式或电涡流式传感器相比,激光传感器尺寸偏大
-测量镜面被测物体,需要调试安装位置和角度
德国米铱的激光位移传感器拥有辉煌的历史,作为CCD传感器技术应用的先驱,optoNCDT 系列在工业激光位移测量发展过程中始终占有重要地位。现有的传感器类型多样,覆盖的应用范围广,而且每一种产品都拥有技术领先优势。optoNCDT系列激光三角反射式位移传感器以其极高的测量精度享誉世界激光位移传感器凭借直径微小的测量光斑,可从较远距离对被测物体进行测量,并适用于结构小巧的零部件的精确测量。传感器相对被测表面安装距离远且量程较大的技术特性,使其可完成对特殊表面的测量任务,例如炙热的金属表面。传感器与被测物体间在测量过程中无实际接触,此非接触式测量原理的优势在于可保证无磨损、抗干扰的高精度测量。此外,激光三角反射式测量原理还适用于高精度、高分辨率的高速测量。