1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了实现空间光通信系统小型化、一体化设计，建立了基于阵列探测器和快速偏转镜的一体化跟踪系统，通过分析阵列探测器的光斑位置检测原理提出了一种归心算法。首先通过设置阈值，设计了光斑不完全覆盖探测器的粗归心策略；然后采用数据库查询的方法完成精归心，最后采用无穷积分法使光斑归至原点附近；通过搭建试验平台验证了算法的正确性和可行性。实验结果表明：跟踪视场可达70.3 mrad，较原算法视场扩大了约3倍，跟踪最大误差优于1.8 μrad，为空间光通信系统的进一步工程化应用奠定了基础。
阵列探测器 光斑位置检测 归心算法 快速偏转镜 array detector spot location detection centering algorithm fast steering mirror
1 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
2 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
3 广东金鉴实验室科技有限公司, 广东 广州 511300
4 华南师范大学 美术学院, 广东 广州 510631
5 广州虎辉照明科技公司, 广东 广州 510170
失效定位技术是发光二极管失效性分析中的重要组成部分, 本文在主流的3种失效定位技术:光子辐射显微技术、光诱导电阻变化、红外热成像显微技术的基础上, 提出了一种显微红外热点定位测试系统。该系统通过双线性插值算法使源图像放大至原来的4倍, 在使用20 μm微距镜头的条件下, 能达到与5 μm微距镜头接近的效果, 降低了LED失效检验成本。利用可见光图像和红外热像图的叠加, 提高电压对LED芯片失效点进行锁定, 能在大范围内迅速定位LED芯片缺陷所在。在此基础上, 结合FIB技术和SEM设备分析LED芯片微观结构, 可以进一步分析LED芯片的失效原因, 最终得到LED芯片的失效机理。实验结果表明, 在初步的缺陷定位中, 显微红外热点定位系统可快速地在无损条件下大范围区域内提供LED热数据分布, 定位关键失效点, 有效地提高了工作效率, 降低了失效检测成本。
显微红外热点定位 发光二极管 失效分析 失效定位 双线性插值算法 microscopic infrared hot spot location light emitting diode failure analysis failure location bilinear interpolation algorithm
1 上海科学院, 上海 201203
2 上海交通大学 仪器科学与工程系, 上海 200240
为了克服现有二维转角动态测量方法结构复杂、成本昂贵的缺点, 提出了结合激光准直的二维转角动态测量方法。首先, 根据二维转角测量的关键问题提出基于激光准直的测量方法, 采用准直激光作为测量基准, 以远端的位置探测器作为检测器件。接着, 设计测量系统和各组成模块, 根据测量要求对系统中的关键模块进行设计和优化。然后, 具体设计系统中的测量算法, 完成测量模型建立。最后, 在±2°范围内进行实验测试和分析。实验结果表明: 系统可动态测量, 稳定性好, 测量重复性误差为1 μrad, X轴非线性误差为1.8%, Y轴非线性误差为1.7%, 动态带载响应频率在±0.01°内优于200 Hz, 基本满足二维转角测量的高精度、高重复性、高稳定性的要求。
激光准直 二维转角 动态测量 光斑位置 laser collimation two-dimensional rotation angle dynamic measurement spot location
利用石英倾斜仪CCD驱动器、高精度电动位移台和光路系统搭建测试平台, 对线阵CCD亚像素细分定位中的一种灰度加权重心法进行实验测试。通过噪声漂移实验和分辨力测试实验, 验证了灰度加权重心法能够有效抑制噪声干扰, 提高CCD像点定位分辨力, 实现线阵CCD亚像素细分定位。实验结果, 倾斜仪CCD驱动器采用加权重心法将像点定位分辨力提高至了1/3像素。
光学测量 CCD亚像素细分 像点定位 加权重心法 线阵CCD 实验验证 optical measurement CCD Sub-pixel Subdivision light-spot Location gray weighted centroid algorithm linear CCD experimental verification
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
空间巡天相机稳像系统的控制精度要求高，对导航星传感器提出了更高的要求。为提高导航星传感器的精度和带宽，提出了一种采用预测开窗和Kalman滤波相结合的星点定位方法。利用陀螺测量的三轴角速度信息，推导建立星点粗位置预测方程，得到星点的粗位置，在CMOS探测器上以预测点为中心的较小邻域范围内开窗，可提高运算速度。利用Kalman滤波算法对星点位置进行校正，最终得到高精度的星点位置。仿真实验结果表明，相比于传统的质心法，平均每帧图像处理时间从59 ms减少到27 ms，定位结果的标准差从0.1 pixel减小到0.04 pixel。提出的方法是一条提高星点定位运算速度和精度的有效途径，可为我国巡天相机导航星系统的研制提供一定参考。
测量 空间巡天相机 导航星传感器 Kalman滤波 粗位置预测 星点定位 光学学报
2013, 33(11): 1115001
军械工程学院光学与电子工程系， 河北 石家庄 050003
光斑中心精确定位是成像型激光告警系统威胁激光准确定向的基础。分析了鱼眼成像型激光告警系统成像光斑特点，针对CMOS传感器像元非完全填充结构和大入射角区域光斑能量分布非对称造成定位误差大的问题，基于光斑高斯分布特征，提出将二维高斯分布函数积分分解为两个坐标方向一维积分的乘积，利用误差函数级数近似光斑灰度高斯积分，通过能量响应最大像元和次大像元的灰度比求解光斑中心坐标的细分算法，最后通过实验对比研究了新方法的定位性能。结果表明，本方法受像元非完全填充和镜头非对称像差的影响较小，近轴区域和入射角大于60°的轴外区域定位精度分别达到1/80和1/70 pixel，最大误差小于1/30 pixel。本方法计算相对简单、定位精度较高，且对不同位置光斑定位精度稳定，能够满足大视场激光告警装备的指标要求。
成像系统 光斑定位 激光告警 亚像元 填充率 误差函数
1 军械工程学院 光学与电子工程系，石家庄 050003
2 驻港部队深圳基地 光电所，深圳 518040
为了在探测图像中实现对激光光斑的精确定位，进而达到系统对激光光源精确定向的目的，引入了亚像素检测的算法，并针对不同大小的光斑分别采用了重心法和基于空间矩的综合检测方法，进行了理论分析和实验验证，取得了不同光强下光斑坐标均值和均方差数据。结果表明，这种方法在扩展检测动态范围的基础上可以使激光光斑定位精度达到在0．2个像素以内。这一结果对保证系统对激光源的精确定向是有帮助的。
图像处理 激光光斑定位 亚像素 重心法 空间矩 image processing laser spot location sub pixel gravity method special moments
介绍位置敏感探测器工作原理,分析了其自动取光斑重心的定位机理。概括了位置敏感探测器的各种工作方式,指出了在许多位置敏感探测器的应用场合,光源衍射不可避免,并从理论上分析了因衍射而造成的对位置敏感探测器定位的影响,为估算由此造成的定位误差提供了理论依据,同时对工程应用也有一定的参考价值
衍射 位置敏感探测器 光斑定位 定位误差
