1 中国科学院 光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100149
针对CCD相机在一些特殊场合成像时遇到的前后两帧图像场景不一致、应用环境多样性等问题, 提出了一种基于图像直方图统计和分块均值的自动调光算法。该算法首先分析一帧图像的亮度分布, 并计算出下一帧图像的最佳均值。然后根据该均值调整下一帧图像的曝光量, 使其合理曝光。实验结果表明, 利用此方法可以获得整体亮度合适的图像。在统计直方图后, 计算最佳均值只需利用到直方图和几个均值, 与图像本身的大小没有关系, 所以计算量非常小; 在像素时钟为60 MHz时, 每次计算时间为6 μs。另外, 此方法具备较好的场景适应能力, 满足场景时刻变化时CCD相机自动调光以及实时性的要求。
CCD相机 自动调光 直方图 曝光量 现场可编程门阵列 CCD camera automatic exposure histogram exposure value Field Programming Gate Array(FPGA)
1 中国科学院光电技术研究所, 成都610209
2 中国科学院大学, 北京100149
在一些特殊应用场合, CCD相机成像时具有场景不可重复、应用环境多样性等特点, 使得自动调光成为一个研究难点。针对该问题提出了一种基于图像直方图统计的自动调光算法。该算法首先分析一帧图像的亮度分布, 并计算出下一帧图像的最佳均值。然后根据该均值调整下一帧图像的曝光量, 使其合理曝光。实验表明, 利用此方法可以获得整体亮度合适的图像, 同时此方法具备较好的场景适应能力, 满足场景时刻变化时CCD相机自动调光的需求。
CCD相机 自动调光 直方图 曝光量 CCD camera automatic exposure histogram exposure value
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
自动曝光控制是通过控制曝光量使图像亮度最优化的过程, 由于图像亮度与曝光值有着直接的关系, 因而图像亮度在自动曝光算法中被广泛应用.虽然熵已用于各种图像处理应用, 但是很少应用在自动曝光中.基于图像熵提出一种新的自动曝光算法, 不同于传统的主要依赖于图像亮度的算法.首先根据图像熵值大小来判断光照条件, 通过图像熵大小的比较, 把图像的各区域划分为感兴趣区域与不感兴趣区域.然后由图像熵值大小采用分配权重方法对不同区域分配权重, 最后进行准确地自动曝光.由于该算法主要基于图像熵值的大小, 所以曝光效果不受图像中对象位置影响, 使得该算法更灵活.实验结果表明, 该算法对高动态范围场景可以准确地检测出各种光照条件, 提高相机系统输出图像的动态范围, 同时还增加了自动曝光的准确性.
自动曝光控制 曝光量 图像亮度 图像熵 权重 Automatic exposure control Exposure value Image brightness Image entropy Weight
1 中国科学院 航空光学成像与测量重点实验室中国科学院 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 100039
采用单帘式快门配合CCD增益控制曝光量的调光方法, 设计了面阵CCD相机的调光系统, 以使面阵CCD相机在宽照度视场范围和较短的拍照周期内获得正确的曝光量。分析了航空成像传输过程中的影响因素, 结合单帘式快门的曝光原理推导出曝光量的数学表达式。通过确定CCD的最佳曝光量, 建立了快门狭缝速度、CCD增益和目标照度之间的对应关系。然后, 由光电池采集地面目标的照度信号, 根据采集的信号控制狭缝速度和CCD增益。最后, 测试了快门辊轴的稳速精度。结果表明, 对系统分别输入6 300、4 170和1 200 r/min的阶跃输入信号时, 快门的稳速精度达到0.033。根据得到的稳速精度并考虑快门的曝光量误差, 得到快门的曝光精度为0.091。在实验室进行了地面照相试验, 测试系统获得的曝光量为1 833 DN, 计算得到的系统曝光精度为0.066。结果显示利用单帘式快门和CCD增益相结合的方法能够使CCD获得正确的曝光量, 捕获的图像满足使用要求。
数字相机 调光 单帘式快门 CCD增益 最佳曝光量 digital camera adjustable exposure single curtain type shutter CCD gain fine exposure
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 中国科学院研究生院, 北京 100049
为了在光栅制作中对光栅掩模占宽比及槽深加以控制，结合光刻胶在显影过程中的非线性特性，建立了光栅掩模槽形演化的数学模型，由此分析和模拟曝光量、条纹对比度对光栅槽形的影响。结果表明：在显影条件确定时，光栅掩模占宽比随光刻胶曝光量的增大而减小，条纹对比度减小，则不仅使光栅占宽比减小，同时也是使光栅槽深减小的主要原因，这样做的前提是预先通过实验和计算确定出一个曝光量上限Ec。该方法能够反映光栅掩模形状的演化规律，为全息光栅参数预测和工艺控制提供依据。
光栅 曝光量 条纹对比度 占宽比 槽深
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 研究生院,北京 100039
3 93313部队,吉林 长春 130111
介绍了航空侦察相机帘幕式快门的工作原理,分析了胶片感光特性曲线与分辨率的关系。从胶片感光特性曲线确定了使胶片获得高分辨率的最佳曝光量,并由感光材料的性能参数推导出最佳曝光量的表达式。最后,由快门有效曝光时间的表达式计算出能够获得最佳曝光量的快门帘缝宽度的表达式。对EK3412胶片进行了测绘,显影速度分别为10、15、20和25 frames/min时的最佳曝光量分别为0.073、0.098、0.116和0.136 lx·s。飞行实验验证,所获得的照片分辨率可以提高10％~20％,接近理论分辨率130 lpm。将曝光量控制在感光特性曲线直线段的中点,可以显著提高照片的分辨率,满足图像判读要求。
航空相机 快门 最佳曝光量 感光特性曲线 帘缝宽度 aerial camera shutter most suitable exposure amount characteristic curve slit width
1 合肥工业大学机械与汽车工程学院, 安徽 合肥 230009
2 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
3 中科院光电技术研究所 微细加工光学技术国家重点实验室, 四川 成都 610209
4 清华大学化学系, 北京 100084
为提高双光子三维光存储的深层存储信息的读出信号强度和存储容量, 根据Torok的光在多层介质中传播理论, 模拟了折射率失配情况下(介质折射率为1.48,数值孔径为NA=0.65)双光子写入光束在不同存储深度处会聚点的强度分布, 分析得到了会聚点处最大光强平方与存储深度的关系; 根据原子的光吸收基本理论, 分析得到了等曝光量写入光强不变情况下曝光时间随存储深度增加的递增关系; 根据上述结果和利用自制的双光子三维光存储系统在光致变色存储材料中实现了连续八层的信息存储对比实验, 实验结果表明等曝光量时间递增存储方法可有效提高存储容量和深层存储信息的读出信号强度。
信息光学 三维光存储 双光子 存储深度 等曝光量
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
在兼顾胶层的光吸收特性、直写光束的高斯分布特征以及直写光束与胶层相对运动的情况下,建立了直角坐标激光直写的动态曝光模型以有效预测线条的线宽和侧壁角。仿真实验表明:以恒值高斯光强曝光时,该模型与等效仿真条件下的Dill 曝光模型仿真结果完全一致,进一步证明了该模型的有效性和正确性,解决了目前在激光直写中存在的只能预测线宽或在忽略光刻胶吸收作用的情况下粗略估计直写线条轮廓的问题。同时,基于该模型分别分析了直写光功率和直写速度对线条轮廓的影响机理,为优化激光直写工艺的加工参量提供了一种有效的分析途径。
激光直写光刻 曝光量分布 Dill 曝光模型 线条轮廓 laser direct writing photolithography exposure dose distribution Dill exposure model line profile
南昌大学材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031
利用红外光谱仪、紫外激光固化快速成形设备、旋转黏度计、电子拉力试验机以及热机械性能分析仪对美国Huantsman公司的SL7510型光敏树脂进行了性能研究。实验结果表明, SL7510型光敏树脂是一种环氧树脂-丙烯酸酯混杂型光敏树脂, 它在30 ℃时的黏度为335 mPa·s, 临界曝光量为10.9 mJ/cm2, 透射深度为0.14 mm, 固化体积收缩率为4.03%, 固化物拉伸强度为40.8 MPa, 拉伸弹性模量为2009.2 MPa, 断裂伸长率为13.6%, 玻璃化温度为62 ℃。同时, 根据所测定的光敏树脂临界曝光量和透射深度数值, 选定了紫外激光固化快速成形设备的加工参数, 制作了电话机外壳, 其制作效果较好。
激光技术 快速成形 光敏树脂 临界曝光量 透射深度
四川世纪双虹显示器件有限公司北京PDP研发中心,北京,100085
随着等离子显示器(PDP)制作技术的逐渐成熟,光刻技术在PDP的制作中也越来越重要.本文论述了在PDP制作中影响曝光质量的有关因素,从曝光的主要影响因素进行阐述.并结合实例进行了分析论证.
曝光量 间隙 照度 曝光时间 母版
