發(fā)布時(shí)間：2016-11-10 08:48

  本文關(guān)鍵詞：仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器設(shè)計(jì)及成像特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學(xué)》 2015年

仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器設(shè)計(jì)及成像特性研究

王凡  

【摘要】：隨著光電成像技術(shù)的迅速發(fā)展，它廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)研究領(lǐng)域，而且應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。但是應(yīng)用需求的多元化發(fā)展導(dǎo)致傳統(tǒng)的矩陣CCD/CMOS光電成像器件在某些特定場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)存在問(wèn)題，例如：在高速相向運(yùn)動(dòng)成像過(guò)程中，以像元均勻分布的矩陣探測(cè)器作為成像器件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生輻射狀模糊圖像并影響視場(chǎng)有效范圍；視頻傳輸過(guò)程中龐大的數(shù)據(jù)量給帶寬和存儲(chǔ)設(shè)備都帶來(lái)挑戰(zhàn)；利用傳統(tǒng)的矩陣探測(cè)器配合魚(yú)眼鏡頭實(shí)現(xiàn)全景相機(jī)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生畸變圖像。然而，前述問(wèn)題對(duì)于人眼而言是十分簡(jiǎn)單的任務(wù)，同時(shí)，研究表明人眼是智能的成像系統(tǒng)。為此，國(guó)內(nèi)外研究者們致力于仿生技術(shù)的發(fā)展，該探測(cè)器就是一類模擬人眼視網(wǎng)膜感光細(xì)胞分布的新型仿生探測(cè)器，像元排布在同心圓環(huán)上，整個(gè)面陣分為兩個(gè)區(qū)域：中心凹區(qū)和周邊區(qū)域。在中心凹區(qū)，像元尺寸相等且在整個(gè)面陣中最小，在周邊區(qū)域，像元尺寸逐環(huán)增加。由于其特殊的像元布局，使得該探測(cè)器在小數(shù)據(jù)量、大視場(chǎng)范圍和高分辨力之間取得較好的平衡。因此，仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的出現(xiàn)有望解決矩陣探測(cè)器在上述應(yīng)用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，對(duì)該探測(cè)器的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 盡管仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器具有上述優(yōu)勢(shì)，但是其像元布局的設(shè)計(jì)并沒(méi)有依據(jù)可循，大量文獻(xiàn)調(diào)研，均沒(méi)有檢索到針對(duì)不同應(yīng)用需求設(shè)計(jì)探測(cè)器像元布局參數(shù)的研究報(bào)，國(guó)內(nèi)，關(guān)于仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的設(shè)計(jì)與制造的研究尚屬空白。本文在深入闡述國(guó)外已有仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的研究發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，對(duì)該探測(cè)器的像元布局設(shè)計(jì)方法以及靜、動(dòng)態(tài)成像特性分析與性能測(cè)試方法進(jìn)行了深入研究，完成并取得了以下創(chuàng)新性研究成果： 1)針對(duì)相向運(yùn)動(dòng)成像的特點(diǎn)，提出了一種新的仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器像元布局模型，并根據(jù)三種不同的應(yīng)用要求，將針對(duì)不同應(yīng)用需求設(shè)計(jì)探測(cè)器像元布局參數(shù)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，并利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)的探測(cè)器像元布局參數(shù)。算法魯棒性高且優(yōu)化結(jié)果接近設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 2)針對(duì)仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的空變特性，建立了仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的靜態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)模型。模型根據(jù)調(diào)制傳遞函數(shù)的定義，針對(duì)探測(cè)器各空不變的子區(qū)域，計(jì)算對(duì)應(yīng)輸出圖像與輸入圖像的頻譜比值，獲得仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的靜態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)，用于定量分析包含空變器件的成像系統(tǒng)性能。針對(duì)研制的仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器成像系統(tǒng)，進(jìn)行了利用不同周期數(shù)的輻射靶標(biāo)測(cè)量其調(diào)制傳遞函數(shù)的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值與理論值接近； 3)根據(jù)相向運(yùn)動(dòng)成像特點(diǎn)，建立了仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器在相向運(yùn)動(dòng)成像過(guò)程中的動(dòng)態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)。利用統(tǒng)計(jì)矩的分析方法求解相向運(yùn)動(dòng)成像過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)對(duì)調(diào)制度的影響，并結(jié)合仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器靜態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)，獲得該探測(cè)器在相向運(yùn)動(dòng)成像過(guò)程中的動(dòng)態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)。同時(shí)，進(jìn)行了基于動(dòng)態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)的相向運(yùn)動(dòng)成像輸出圖像的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)，仿真圖像與實(shí)際采集圖像的Pearson相關(guān)系數(shù)大于0.85； 4)提出了通過(guò)旋轉(zhuǎn)成像實(shí)現(xiàn)等效相向運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方案，并利用自行搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，，定量對(duì)比了仿視網(wǎng)膜分布相機(jī)與矩陣相機(jī)在相向運(yùn)動(dòng)等效實(shí)驗(yàn)中的圖像模糊長(zhǎng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于本文設(shè)計(jì)的仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器相機(jī)具有抗輻射狀模糊的優(yōu)勢(shì)。 本文的仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器像元布局設(shè)計(jì)方法可滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求，充分利用仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的像元布局優(yōu)勢(shì)解決相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)，本文對(duì)仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器的靜動(dòng)態(tài)成像特性分析及實(shí)測(cè)方法研究也為進(jìn)一步設(shè)計(jì)發(fā)展高性能的仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器，提供理論和技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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3 馬攀;戴建榮;Jie She;;探測(cè)器陣列大野測(cè)量時(shí)散射體積缺損對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響[A];2007第六屆全國(guó)放射腫瘤學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

4 張行坤;;數(shù)字化X線設(shè)備CR和DR的成像原理[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會(huì)第八次學(xué)術(shù)年會(huì)暨《醫(yī)療設(shè)備信息》創(chuàng)刊20周年慶祝會(huì)論文集[C];2006年

5 吳廣國(guó);黃勇;賈彬;曹學(xué)蕾;孟祥承;王煥玉;李秀芝;梁琨;楊茹;韓德俊;;硅漂移探測(cè)器的制作工藝及特性研究[A];第十四屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

6 吳廣國(guó);黃勇;賈彬;曹學(xué)蕾;孟祥承;王煥玉;李秀芝;梁琨;楊茹;韓德俊;;硅漂移探測(cè)器的制作工藝及特性研究[A];第十四屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（1）[C];2008年

7 徐子森;;多層螺旋CT技術(shù)新進(jìn)展[A];山東醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)療器械專業(yè)委員會(huì)第八次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

8 L．Bagby;M．Johnson;R．Lipton;顧維新;;硅條探測(cè)器及其讀出芯片SVX飽和的研究[A];第8屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（一）[C];1996年

9 向思樺;陳四海;潘峰;黃磊;賴建軍;柯才軍;易新建;;柔性仿生復(fù)眼成像系統(tǒng)探測(cè)機(jī)理模擬研究[A];2004全國(guó)圖像傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2004年

10 常勁帆;王錚;李秋菊;張研;;LHAASO地面粒子探測(cè)器陣列前端電子學(xué)初步設(shè)計(jì)[A];第十五屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 實(shí)習(xí)生 姜靖;[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 記者 王艷紅;[N];新華每日電訊;2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 王凡;仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器設(shè)計(jì)及成像特性研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 楊賀潤(rùn);Micromegas探測(cè)器的性能研究[D];蘭州大學(xué);2010年

3 楊波;可見(jiàn)拓展的短波紅外InGaAs探測(cè)器研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）;2014年

4 王自昱;微機(jī)電系統(tǒng)中的聲學(xué)推進(jìn)器和探測(cè)器[D];武漢大學(xué);2011年

5 郝新軍;LHAASO水切倫科夫探測(cè)器原型陣列讀出電子學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王鑫;工業(yè)CT探測(cè)器光電流信號(hào)放大及轉(zhuǎn)換特性研究[D];重慶大學(xué);2011年

2 齊國(guó)濤;Si-PIN X射線探測(cè)器性能研究[D];河北師范大學(xué);2012年

3 劉海;LiTaO_3探測(cè)器的二維結(jié)構(gòu)分析[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2007年

4 范生強(qiáng);BST鐵電薄膜紅外探測(cè)器陣列的制備工藝及其電學(xué)性能[D];湖北大學(xué);2011年

5 郝博濤;大氣激光通信系統(tǒng)探測(cè)器陣列分集接收技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2013年

6 倉(cāng)黎黎;基于384×288探測(cè)器的非制冷紅外圖像處理技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2009年

7 丁勇;軌道振動(dòng)和探測(cè)器傾斜對(duì)錐束CT的影響[D];東北大學(xué);2008年

8 劉飛;光通信系統(tǒng)中波長(zhǎng)選擇性波導(dǎo)探測(cè)器的研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

9 馬霄云;氟化鋇探測(cè)器的設(shè)計(jì)組裝和性能測(cè)試[D];蘭州大學(xué);2007年

10 王釋偉;新型PIN硅半導(dǎo)體探測(cè)器的輻射損傷研究[D];蘭州大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器設(shè)計(jì)及成像特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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