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激光光斑测量控制系统设计与开发

作　者: 刘小平
导　师: 周建中；黎育红
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 激光光斑 CCD 串口通信图像处理
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 246次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 主要研究内容  10-11
  1.3 研究的难点  11-12
  1.4 解决思路  12-14
2 系统总体设计  14-20
  2.1 系统硬件构成  14-15
  2.2 系统软件设计  15-20
3 硬件系统设计  20-30
  3.1 图像采集部分设计  20-26
  3.2 测量准确性与系统硬件参数设置的关系  26-30
4 串口通信研究  30-41
  4.1 串行通信接口  30-32
  4.2 能量信息采集  32-34
  4.3 GPS 通信简介  34-37
  4.4 CCD 摄像机的控制  37-38
  4.5 基于MSComm 控件的应用程序开发  38-41
5 图像采集系统开发  41-50
  5.1 图像采集方法简介  41-43
  5.2 COM 组件技术简介  43-45
  5.3 DirectShow 技术简介  45-48
  5.4 基于DirectShow 的视频捕获  48-50
6 图像分析与光斑参数计算  50-59
  6.1 去除背景噪声  50
  6.2 光斑参数计算  50-51
  6.3 图像分析  51-57
  6.4 激光光斑能量测量误差分析  57-59
7 系统的运行与测试  59-63
  7.1 系统运行界面  59-61
  7.2 系统调试与测试  61-63
8 总结与展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
附录1 攻读硕士期间发表的学术论文目录  70

激光光斑测量控制系统设计与开发

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