熱核聚變產(chǎn)生巨大能量,ICF（慣性約束聚變）中的間接驅(qū)動研究在能源、軍事、國防等方面有著十分重要的作用及巨大應(yīng)用前景。在激光產(chǎn)生熱核聚變的過程中,對于激光光束質(zhì)量診斷及對激光參數(shù)測量是十分重要的。科學(xué)級CCD相機作為精密診斷器件,具備低噪聲,大動態(tài)范圍等特點,被廣泛應(yīng)用于激光光束常規(guī)診斷中,對激光光束遠、近場分布、遠場焦斑分布等參數(shù)進行診斷及測量。為激光打靶提供各種支撐數(shù)據(jù),實現(xiàn)打靶前的光束診斷及打靶后的信息獲取。本文在對國內(nèi)外科學(xué)級CCD相機研究的基礎(chǔ)上,致力于掌握其研發(fā)過程中的關(guān)鍵點以及相機研發(fā)、測量及標(biāo)定體系的建立。并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一款具備低噪聲、大動態(tài)范圍,且能夠適用于強激光參數(shù)測量領(lǐng)域的科學(xué)級CCD相機成像系統(tǒng)。同時對相機在強激光測量領(lǐng)域內(nèi)一些新應(yīng)用及測試方法進行研究。1、在對國內(nèi)外幾款科學(xué)級CCD相機認真研究的基礎(chǔ)上,針對所研制相機的主要應(yīng)用環(huán)境,完成該款相機的設(shè)計方案、硬件選型、相機噪聲前期研究分析及仿真、PCB板設(shè)計加工制造及相機安裝及調(diào)試工作,最終研制了一款基于千兆以太網(wǎng)傳輸?shù)目茖W(xué)級CCD相機。經(jīng)過測試該相機各項參數(shù)指標(biāo)在國內(nèi)同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。2、對于相機指標(biāo)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所)陜西省

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外目前研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的內(nèi)容及意義
    1.4 文章的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
第二章 科學(xué)級CCD相機特性及圖像采集系統(tǒng)設(shè)計研究
    2.1 CCD傳感器特性研究及選型
        2.1.1 CCD電荷的產(chǎn)生
        2.1.2 CCD電荷的存儲
        2.1.3 CCD電荷的轉(zhuǎn)移及檢測
    2.2 CCD的噪聲
    2.3 科學(xué)級CCD相機的特點
    2.4 CCD芯片的選型研究
        2.4.1 高功率脈沖激光對CCD的作用現(xiàn)象
        2.4.2 CCD芯片的選擇
    2.5 CCD相機圖像采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計研究
        2.5.1 主要設(shè)計指標(biāo)及功能
        2.5.2 系統(tǒng)設(shè)計方案
        2.5.3 系統(tǒng)硬件選型及設(shè)計研究
            2.5.3.1 CCD傳感器
            2.5.3.2 CCD驅(qū)動器
            2.5.3.3 前置放大電路
            2.5.3.4 A/D轉(zhuǎn)換
            2.5.3.5 數(shù)據(jù)存儲芯片選擇及實現(xiàn)
            2.5.3.6 網(wǎng)絡(luò)傳輸
            2.5.3.7 FPGA控制系統(tǒng)
            2.5.3.8 系統(tǒng)電源
        2.5.4 系統(tǒng)噪聲仿真與分析
            2.5.4.1 本設(shè)計相機的噪聲計算
            2.5.4.2 前級放大的噪聲模型
            2.5.4.3 噪聲的仿真
        2.5.5 系統(tǒng)PCB設(shè)計
            2.5.5.1 控制存儲模塊
            2.5.5.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊
            2.5.5.3 CCD電源模塊
            2.5.5.4 CCD芯片模塊
        2.5.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計
            2.5.6.1 軟件的分類及流程
            2.5.6.2 上位機軟件
        2.5.7 FPGA設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)研究-低頻采高頻信號
        2.5.8 CCD相機散熱研究
    2.6 本章小結(jié)
第三章 科學(xué)級CCD相機標(biāo)定方法及標(biāo)定結(jié)果
    3.1 科學(xué)級CCD相機標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計
        3.1.1 光能量控制系統(tǒng)
        3.1.2 標(biāo)定流程
    3.2 科學(xué)級CCD相機的指標(biāo)定義
    3.3 影響對比度測量的因素分析
        3.3.1 灰度場對比度與光場對比度的轉(zhuǎn)換
        3.3.2 線性模型的假設(shè)下
        3.3.3 非線性模型的假設(shè)下
        3.3.4 光噪聲與CCD相機測量噪聲不獨立的情況下的近似處理
    3.4 測試數(shù)據(jù)的獲取及科學(xué)級CCD相機指標(biāo)計算及標(biāo)定結(jié)果
        3.4.1 科學(xué)級CCD相機光學(xué)動態(tài)范圍及光電響應(yīng)非線性度標(biāo)定
        3.4.2 科學(xué)級CCD相機其他指標(biāo)的計算
    3.5 本章小結(jié)
第四章 強激光參數(shù)測量中科學(xué)級CCD噪聲分析處理研究
    4.1 CCD相機噪聲分類
    4.2 科學(xué)級CCD相機噪聲測試
        4.2.1 測試系統(tǒng)及測試數(shù)據(jù)的獲得
        4.2.2 時間噪聲
        4.2.3 空間噪聲
        4.2.4 總噪聲
    4.3 脈沖激光下噪聲的測試及計算
        4.3.1 科學(xué)級CCD噪聲分布模型
            4.3.1.1 時間噪聲的分布模型
            4.3.1.2 空間噪聲的分布模型
    4.4 科學(xué)級CCD降噪
        4.4.1 基于非抽樣離散小波變換去除時間噪聲
        4.4.2 CCD相機非均勻性的校正
            4.4.2.1 科學(xué)級CCD非均勻性分析及校正模型的建立
            4.4.2.2 基于線性非時變校正模型的非均勻性校正算法
            4.4.2.3 校正系數(shù)的有效使用條件
    4.5 本章小結(jié)
第五章 科學(xué)級CCD相機在激光測量中的能量測量研究
    5.1 科學(xué)級CCD相機進行光場能量測量研究
        5.1.1 能量計測量原理與CCD測量原理對比
        5.1.2 CCD相機能量測量方法
            5.1.2.1 測量原理
            5.1.2.2 測量方案
        5.1.3 離線標(biāo)定實驗裝置及數(shù)據(jù)分析
            5.1.3.1 固定衰減片衰減倍率的標(biāo)定及精度分析
            5.1.3.2 科學(xué)CCD相機響應(yīng)能量的標(biāo)定及精度分析
    5.2 本章小結(jié)
第六章 遠場焦斑測量中大動態(tài)范圍測量的實現(xiàn)方法研究
    6.1 紋影法測量的原理
    6.2 焦斑重構(gòu)方法
        6.2.1 灰度匹配
        6.2.2 光斑對心
    6.3 測量中參數(shù)的標(biāo)定
        6.3.1 CCD相機響應(yīng)不一致性的標(biāo)定
        6.3.2 光斑放大系數(shù)及光強相對放大系數(shù)標(biāo)定
    6.4 圖像的合并及結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文工作總結(jié)
    7.2 未來工作展望
參考文獻
附錄A
作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于FPGA+MAC+PHY的千兆以太網(wǎng)數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)計[J]. 侯義合,張冬冬,丁雷.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(19)
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博士論文
[1]數(shù)字圖像拼接核心算法研究[D]. 邵向鑫.吉林大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于FPGA的以太網(wǎng)MAC數(shù)據(jù)處理[D]. 張雪坤.成都理工大學(xué) 2012
[2]基于背照式CCD的微弱目標(biāo)成像系統(tǒng)設(shè)計[D]. 張鑫.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2011
[3]基于攝像機的CCD電路噪聲模型的仿真與測試的研究[D]. 郭土華.華南理工大學(xué) 2011
[4]CCD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其CDS降噪技術(shù)的研究[D]. 于洋.燕山大學(xué) 2004



本文編號：3150301