一种远程激光光斑检测系统论文和设计-安世民

全文摘要

本实用新型介绍了一种远程激光光斑检测系统，包括摄录组件、供电组件、显示处理组件、三脚架云台组件、测试电缆和供电电缆；摄录组件壳体底部中心安装在三脚架云台组件的上部中心连接处；测试电缆分别与摄录组件后面板的USB1插头、USB2插头和显示处理组件连接；供电组件通过供电电缆给显示处理组件供电；显示处理组件通过测试电缆给摄录组件供电和进行数据交互。本实用新型解决了传统激光测量方法的不能有效测试远程激光光斑的缺陷，可在复杂背景下提取光斑，确定光斑位置、大小和形状，并作出光斑灰度分析和能量分析，确保光斑的有效性；储存原始视频帧率高，分辨率高，为之后的研究光斑提供了可靠的素材。

主设计要求

1.一种远程激光光斑检测系统，其特征是：包括摄录组件、供电组件、显示处理组件、三脚架云台组件、测试电缆和供电电缆；所述摄录组件包括壳体、加温单元、电动变焦镜头、衰减片、窄带滤光片、CCD相机、控制电路和目视望远镜；加温单元通过螺丝固定在电动变焦镜头上；衰减片设置在电动变焦镜头对外方向；窄带滤光片一面设置在电动变焦镜头对内方向，另一面设置在CCD相机对外方向；CCD相机通过结构件固定在壳体上；控制电路通过螺柱固定在壳体上；电动变焦镜头通过螺丝固定在壳体上；目视望远镜通过固定槽固定在壳体上；壳体后面板上设置有控制电路的电源指示灯、加温单元的加温指示灯和加温开关按钮、USB1插头和USB2插头、电动变焦镜头调焦+按钮、电动变焦镜头调焦-按钮、电动变焦镜头对焦+按钮和电动变焦镜头对焦-按钮；摄录组件壳体底部中心安装在三脚架云台组件的上部中心连接处；测试电缆分别与摄录组件后面板的USB1插头、USB2插头和显示处理组件连接；供电组件通过供电电缆给显示处理组件供电；显示处理组件通过测试电缆给摄录组件供电和进行数据交互；所述显示处理组件包括光斑实时解析模块和显示屏；光斑实时解析模块的处理数据在显示屏上显示；光斑实时解析模块包括数据交互模块，图像数据化模块，数据灰度化模块，光斑过滤模块，光斑分析模块，光斑灰度能量化模块；显示屏上设置有实时视频区域，灰度直方图区域，实时视频处理区域，光斑参数区域，原始光斑灰度区域，原始光斑能量区域；光斑实时解析模块的数据交互模块通过测试电缆同摄录组件进行数据交互；图像数据化模块获得目标区域图像之后把图像数字化，数据通过显示屏的实时视频区域显示；数据灰度化模块获得原始图像数据，进行图像灰度化，形成灰度视频数据流，经过统计形成灰度直方数据，灰度直方数据通过显示屏的灰度直方图区域显示；光斑过滤模块提取光斑所在区域，形成新的实时视频处理数据，数据通过显示屏的实时视频处理区域显示；光斑分析模块获得实时视频处理数据，经过数据处理，得到光斑质心，形心，形成解析光斑参数数据，通过显示屏的光斑参数区域显示；显示屏的原始光斑灰度区域显示原始光斑数据；光斑灰度能量化模块获得原始光斑数据之后，对原始光斑灰度矩阵进行伪彩色处理，形成原始光斑能量数据，通过显示屏的原始光斑能量区域显示。

设计方案

1.一种远程激光光斑检测系统，其特征是：包括摄录组件、供电组件、显示处理组件、三脚架云台组件、测试电缆和供电电缆；

所述摄录组件包括壳体、加温单元、电动变焦镜头、衰减片、窄带滤光片、CCD相机、控制电路和目视望远镜；加温单元通过螺丝固定在电动变焦镜头上；衰减片设置在电动变焦镜头对外方向；窄带滤光片一面设置在电动变焦镜头对内方向，另一面设置在CCD相机对外方向；CCD相机通过结构件固定在壳体上；控制电路通过螺柱固定在壳体上；电动变焦镜头通过螺丝固定在壳体上；目视望远镜通过固定槽固定在壳体上；壳体后面板上设置有控制电路的电源指示灯、加温单元的加温指示灯和加温开关按钮、USB1插头和USB2插头、电动变焦镜头调焦+按钮、电动变焦镜头调焦-按钮、电动变焦镜头对焦+按钮和电动变焦镜头对焦-按钮；

摄录组件壳体底部中心安装在三脚架云台组件的上部中心连接处；测试电缆分别与摄录组件后面板的USB1插头、USB2插头和显示处理组件连接；供电组件通过供电电缆给显示处理组件供电；显示处理组件通过测试电缆给摄录组件供电和进行数据交互；

所述显示处理组件包括光斑实时解析模块和显示屏；光斑实时解析模块的处理数据在显示屏上显示；光斑实时解析模块包括数据交互模块，图像数据化模块，数据灰度化模块，光斑过滤模块，光斑分析模块，光斑灰度能量化模块；显示屏上设置有实时视频区域，灰度直方图区域，实时视频处理区域，光斑参数区域，原始光斑灰度区域，原始光斑能量区域；

光斑实时解析模块的数据交互模块通过测试电缆同摄录组件进行数据交互；图像数据化模块获得目标区域图像之后把图像数字化，数据通过显示屏的实时视频区域显示；数据灰度化模块获得原始图像数据，进行图像灰度化，形成灰度视频数据流，经过统计形成灰度直方数据，灰度直方数据通过显示屏的灰度直方图区域显示；光斑过滤模块提取光斑所在区域，形成新的实时视频处理数据，数据通过显示屏的实时视频处理区域显示；光斑分析模块获得实时视频处理数据，经过数据处理，得到光斑质心，形心，形成解析光斑参数数据，通过显示屏的光斑参数区域显示；显示屏的原始光斑灰度区域显示原始光斑数据；光斑灰度能量化模块获得原始光斑数据之后，对原始光斑灰度矩阵进行伪彩色处理，形成原始光斑能量数据，通过显示屏的原始光斑能量区域显示。

2.根据权利要求1所述的远程激光光斑检测系统，其特征是：所述的供电电缆可以连接标准220V电源或汽油发电机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光学信息获取与处理技术领域，特别是一种远程激光光斑检测系统。

背景技术

自从1960年科学家梅曼发明了红宝石激光器以来，激光应用于医学、军事、光学等各个领域。因为激光的相关光学的特性，迅速成为军事领域最为可靠的制导方式。激光参数对于激光设备来说尤为重要，基于激光光斑的分析对于研究激光参数的确定有重大意义。现阶段对于激光光斑的测试手段有许多，例如套孔法、刀口法、CCD法等；CCD（ChargeCoupled Device）是指电荷耦合元件；CCD法是指近距离（用于实验室检测）的基于电荷耦合元件相机白子光斑检测方法；但对于军事领域来说，动辄10公里以上的激光传播距离对于这些传统测量方法来说力不从心，因为上述传统方法多用多用于实验室环境下，并不符合战地情况下的复杂环境。简易、方便、快速、高效的远程激光光斑测量检测系统对于军事领域检测远程激光光斑来说具有重大意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种远程激光光斑检测系统，结构简单，使用方便，能够远程、高效检测激光光斑。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种远程激光光斑检测系统，包括摄录组件、供电组件、显示处理组件、三脚架云台组件、测试电缆和供电电缆；

具体的，所述的供电电缆可以连接标准220V电源或汽油发电机。

这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

激光目标指示器在标靶上产生激光光斑，摄录组件的CCD相机获得标靶上激光光斑图像，显示处理组件的数据交互模块获得摄录组件的CCD相机的USB内激光光斑图像数据，摄录组件从数据交互模块获得CCD相机所需曝光时间、CCD相机所需触发模式、CCD相机所需三原色增益；图像数据化模块获得图像像素点大小，获得每个像素点的三原色数值，通过矩阵化，组成一帧图像的数字矩阵，每秒20帧左右的数字矩阵形成实时视频数据流，为数学方法分析图像提供基础；数据灰度化模块获得图像数字化后所得数字矩阵，变具体的三原色数据为灰度数据，从而形成实时灰度视频数据流；经过灰度化模块的统计，获得每个255个灰度值的多寡，形成灰度直方数据；光斑过滤模块获得灰度矩阵数据之后，提取光斑所在区域，通过最大类间方差法，把图像数字矩阵进行二分，一把突出的光斑区域分为原始光斑数据，二把背景区域分为噪声数据，俩者合一并在俩者中间添加代表绿原色的数据作为分割区域形成新的实时视频处理数据；光斑分析模块获得实时视频处理数据之后通过分析图像灰度矩阵，得到光斑轮廓，从而找到光斑形心，通过分析图像灰度矩阵，得到光斑所有像素点的灰度，取得光斑的质心；光斑灰度能量化模块获得原始光斑数据之后，得到光斑能量数据，其原始对光斑灰度矩阵进行伪彩色处理，组成新的三原色光斑能量矩阵，形成原始光斑能量数据。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

解决了传统激光测量方法的不能有效测试远程激光光斑的缺陷，通过光斑实时解析模块，对数字图像处理，有效的去除复杂背景，有效过滤不是光斑但能量高于光斑能量的背景，可在复杂背景下提取光斑，确定光斑位置、大小和形状，并作出光斑灰度分析和能量分析，确保光斑的有效性；储存原始视频帧率高，分辨率高，为之后的研究光斑提供了可靠地素材。

附图说明

图1是本专利的整体示意图。

图2为本专利的摄录组件结构示意图。

图3为本专利的摄录组件后面板布局示意图。

图4为本专利的摄录组件内部结构示意图。

图5为本专利的光斑实时解析模块示意图。

图中，1-摄录组件，2-供电组件，3-显示处理组件，4-三脚架云台组件，5-测试电缆，6-供电电缆，7-电源指示灯，8-加温指示灯，9-加温开关按钮，10-电动变焦镜头调焦+按钮，11 -USB1插头，12- 电动变焦镜头对焦+按钮，13-USB2插头，14-电动变焦镜头调焦-按钮，15-电动变焦镜头对焦-按钮，16-电动变焦镜头，17-壳体，18-目视望远镜，19-控制电路，20-CCD相机，21-窄带滤光片，22-加温单元，23-衰减片，24-灰度直方图区域，25-实时视频区域，26-实时视频处理区域，27-光斑参数区域，28-原始光斑灰度区域，29-原始光斑能量区域， 35-激光目标指示器，36-靶标、37-激光光斑。

图1中带箭头的虚线表示激光。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

如图所示，本专利的一种远程激光光斑检测系统，包括摄录组件1、供电组件2、显示处理组件3、三脚架云台组件4、测试电缆5和供电电缆6。

摄录组件1包括壳体17、加温单元22、电动变焦镜头16、衰减片23、窄带滤光片21、CCD相机20、控制电路19和目视望远镜18；加温单元22通过螺丝固定在电动变焦镜头16上；衰减片23设置在电动变焦镜头16对外方向；窄带滤光片21一面设置在电动变焦镜头16对内方向，另一面设置在CCD相机20对外方向；CCD相机20通过结构件固定在壳体17上；控制电路19通过螺柱固定在壳体17上；电动变焦镜头16通过螺丝固定在壳体17上；目视望远镜18通过固定槽固定在壳体17上；壳体17后面板上设置有控制电路19的电源指示灯7、加温单元22的加温指示灯8和加温开关按钮9、USB1插头11和USB2插头13、电动变焦镜头调焦+按钮10、电动变焦镜头调焦-按钮14、电动变焦镜头对焦+按钮12和电动变焦镜头对焦-按钮15。

摄录组件1壳体17底部中心安装在三脚架云台组件4的上部中心连接处；测试电缆5分别与摄录组件1后面板的USB1插头11、USB2插头13和显示处理组件3连接；供电组件2通过供电电缆6给显示处理组件3供电；供电电缆6可以连接标准220V电源显示处理组件3通过测试电缆5给摄录组件1供电和进行数据交互。

显示处理组件3包括光斑实时解析模块和显示屏；光斑实时解析模块的处理数据在显示屏上显示；光斑实时解析模块包括数据交互模块，图像数据化模块，数据灰度化模块，光斑过滤模块，光斑分析模块，光斑灰度能量化模块；显示屏上设置有实时视频区域25，灰度直方图区域24，实时视频处理区域26，光斑参数区域27，原始光斑灰度区域28，原始光斑能量区域29。

光斑实时解析模块的数据交互模块通过测试电缆5同摄录组件1进行数据交互；图像数据化模块获得目标区域图像之后把图像数字化，数据通过显示屏的实时视频区域25显示；数据灰度化模块获得原始图像数据，进行图像灰度化，形成灰度视频数据流，经过统计形成灰度直方数据，灰度直方数据通过显示屏的灰度直方图区域24显示；光斑过滤模块提取光斑所在区域，形成新的实时视频处理数据，数据通过显示屏的实时视频处理区域26显示；光斑分析模块获得实时视频处理数据，经过数据处理，得到光斑质心，形心，形成解析光斑参数数据，通过显示屏的光斑参数区域27显示；显示屏的原始光斑灰度区域28显示原始光斑数据；光斑灰度能量化模块获得原始光斑数据之后，对原始光斑灰度矩阵进行伪彩色处理，形成原始光斑能量数据，通过显示屏的原始光斑能量区域29显示。

激光目标指示器35在标靶36上产生激光光斑37，摄录组件1的CCD相机20获得标靶上激光光斑图像，显示处理组件3的数据交互模块获得摄录组件1的CCD相机20的USB内激光光斑37图像数据，摄录组件1从数据交互模块获得CCD相机20所需曝光时间、CCD相机20所需触发模式、CCD相机20所需三原色增益；图像数据化模块获得图像像素点大小，获得每个像素点的三原色数值，通过矩阵化，组成一帧图像的数字矩阵，每秒20帧左右的数字矩阵形成实时视频数据流，为数学方法分析图像提供基础；数据灰度化模块获得图像数字化后所得数字矩阵，变具体的三原色数据为灰度数据，从而形成实时灰度视频数据流。经过灰度化模块的统计，获得每个255个灰度值的多寡，形成灰度直方数据；光斑过滤模块获得灰度矩阵数据之后，提取光斑所在区域，通过最大类间方差法，把图像数字矩阵进行二分，一把突出的光斑区域分为原始光斑数据，二把背景区域分为噪声数据，俩者合一并在俩者中间添加代表绿原色的数据作为分割区域形成新的实时视频处理数据；光斑分析模块获得实时视频处理数据之后通过分析图像灰度矩阵，得到光斑轮廓，从而找到光斑形心，通过分析图像灰度矩阵，得到光斑所有像素点的灰度，取得光斑的质心；光斑灰度能量化模块获得原始光斑数据之后，得到光斑能量数据，其原始对光斑灰度矩阵进行伪彩色处理，组成新的三原色光斑能量矩阵，形成原始光斑能量数据。

设计图

一种远程激光光斑检测系统论文和设计

一种远程激光光斑检测系统论文和设计-安世民

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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