大靶面大孔径日夜共焦高清成像光学系统设计

发布时间：2017-08-11 10:41

  本文关键词：大靶面大孔径日夜共焦高清成像光学系统设计

  更多相关文章： 道路监控 光学系统设计 日夜共焦 消色差

【摘要】：随着道路建设规模不断加大,机动车数量的不断增长,传统的交通管理方式已无法满足日益增长的交通需求。道路监控镜头是智能交通监控系统的重要组成部分,只有对道路上的目标对象的相关特征信息采集的足够准确,才能为后期的分析决策、自动控制等智能化处理手段提供有效的依据。随着安防技术的推陈出新,道路监控镜头由标清奔向了高清,工作波长从单一可见光成像发展到可见光与红外光共焦成像,高分辨率、大靶面、大孔径及日夜共焦的道路监控镜头将成为市场的主流。本文首先介绍了监控镜头的国内外发展状况,分析了当前高清监控镜头所应用的关键技术。然后对所设计的光学系统进行全面分析,并讨论了其实现消色差和日夜共焦的方法。接着在对国内外道路监控镜头主流产品的技术指标进行分析的基础上,应用IR红外技术、多层镀膜技术以及低色散镜片,通过Zemax的多重组态实现日夜共焦,完成了一款焦距为35mm,最大相对孔径为1/1.2,像面尺寸达到1英寸,像质达到800万像素的智能交通监控镜头,并通过精度分析和蒙特卡罗模拟,给出合理的公差范围。接着根据光学系统的特点进行了机械结构设计,分析了各部件的用途及该结构的特点。最后利用OpTest7软件对实际产品进行测试,包括MTF、畸变、色差等参数,并给出了实拍效果图,从测试结果及实拍效果可以看出该监控镜头能够满足设计指标和使用要求。本文的创新点体现在：1、通过理论推导分析了光学系统的性能,并总结出消色差及实现日夜共焦的方法,成功设计了一款大靶面大孔径日夜共焦的智能交通监控镜头,其像面尺寸为1”、孔径达到1.2、分辨率达到800万像素,日夜离焦量为0.006mm,系统所用材料均为球面,且成本较低。2、利用专业测试仪器对实际产品进行测试,测试结果表明该镜头满足实际应用要求,可用于量产。
【关键词】：道路监控 光学系统设计 日夜共焦 消色差
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-5
• 中文文摘5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 监控镜头国内外研究进展及发展概况11-12
• 1.2.1 国外研究发展概况11-12
• 1.2.2 国内研究发展概况12
• 1.3 本论文研究的主要工作内容及章节安排12-16
• 第二章 高清镜头设计和生产中的关键技术16-20
• 2.1 引言16
• 2.2 技术的提升是品质的保证16-19
• 2.2.1 IR红外技术实现日夜监控16-17
• 2.2.2 LD、ED镜片材料有助色差校正17-18
• 2.2.3 多层镀膜技术提高透光率18-19
• 2.2.4 非球面技术提升像质19
• 2.3 镜头品质与规模生产的平衡19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 大靶面大孔径日夜共焦高清成像光学系统分析20-26
• 3.1 引言20
• 3.2 光学系统的特性分析20-21
• 3.3 光学系统的消色差研究21-24
• 3.3.1 消色差的基本理论21-23
• 3.3.2 消色差主要方法23-24
• 3.4 光学系统的日夜共焦实现24-25
• 3.5 本章小结25-26
• 第四章 大靶面大孔径日夜共焦高清成像光学系统设计26-48
• 4.1 引言26
• 4.2 光学系统设计指标的确定26-29
• 4.3 光学系统的设计过程29-37
• 4.3.1 初始结构的选取29-31
• 4.3.2 光学系统的优化31-37
• 4.4 像质评价37-43
• 4.5 公差分析43-45
• 4.6 本章小结45-48
• 第五章 镜头的结构设计及测试分析48-58
• 5.1 引言48
• 5.2 机械结构设计48-49
• 5.3 Optest7软件测试49-54
• 5.3.1 调制传递函数测试50-52
• 5.3.2 畸变测试52
• 5.3.3 色差测试52-54
• 5.3.4 场曲测试54
• 5.4 镜头实拍效果图54-55
• 5.5 本章小结55-58
• 第六章 结论和展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 后期工作与展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果64-66
• 致谢66-68
• 个人简历68-72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张建寰,谭久彬;应用共焦显微镜原理测量倾斜工程表面[J];光学学报;2003年04期

2 涂龙;余锦;樊仲维;边强;葛文琦;刘洋;张雪;黄科;聂树真;李晗;貊泽强;;并行共焦显微检测技术及其研究进展[J];激光与光电子学进展;2012年08期

3 余卿;余晓芬;崔长彩;叶瑞芳;范伟;;并行共焦测量中的并行光源技术综述[J];中国光学;2013年05期

4 涂龙;余锦;樊仲维;邱基斯;赵天卓;王治昊;吴权;葛文琦;郭广妍;王昊成;;基于数字微镜的并行激光共焦显微检测技术研究[J];激光与光电子学进展;2013年10期

5 李明周,王昭,赵宏;点扫描激光共焦测量研究[J];工具技术;2003年06期

6 余卿;余晓芬;毕美华;;并行共焦显微探测高精度表面坐标信息获取方法[J];光学学报;2009年11期

7 官志超;张运波;侯文玫;;基于数字微镜的共焦显微系统的光路设计[J];光学仪器;2011年03期

8 张平，陈德，吴震，黄俊;共焦激光扫描荧光显微镜的扫描系统研究[J];应用光学;1994年06期

9 张平，，陈德，吴震，黄俊;共焦激光扫描荧光显微镜的扫描系统研究[J];应用光学;1995年03期

10 孔兵,王昭,谭玉山;利用共焦成像原理实现微米级的三维轮廓测量[J];西安交通大学学报;2001年11期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 张建寰;肖成榕;;影响差动共焦瞄准信号特性的机理分析[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年

2 张建寰;傅建记;;基于共焦显微镜原理的测量技术研究现状[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年

3 郑继红;张运波;孙国强;蒋妍梦;黄爱琴;庄松林;;双路调频复用荧光共焦显微成像技术研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

4 高兴宇;伍世荣;萧泽新;;一种现代先进成像技术:共焦显微术[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年

5 党娟娟;田爱玲;王春慧;王红军;刘丙才;;共焦显微系统探测器孔径的最佳匹配[A];2010年西部光子学学术会议摘要集[C];2010年

6 邝胜利;胡兵;姜立新;;双频共焦高强度超声增强仿组织体模毁损效果的初步研究[A];庆祝中国超声诊断50年暨第十届全国超声医学学术会议论文汇编[C];2008年

7 赵维谦;;差动共焦光学参数检测方法[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2010年

8 赵维谦;邱丽荣;沙定国;林家明;;超分辨光瞳滤波差动共焦显微测量技术研究进展[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2008年

9 刘小虎;黄云;汪之国;;基于激光共焦原理的三维表面形貌测量[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 杨佳苗;激光差动共焦干涉元件参数测量方法与技术研究[D];北京理工大学;2015年

2 刘辰光;基于中介层散射原理的共焦显微测量技术及理论研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 刘大礼;抗反射率实时激光差动共焦显微成像方法与技术研究[D];北京理工大学;2015年

4 王永红;基于全场并行共焦的检测技术与系统研究[D];合肥工业大学;2004年

5 赵晨光;同步移相干涉共焦显微成像技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 戚永军;光纤共焦扫描显微成像技术的研究[D];南京理工大学;2002年

7 刘文文;基于像散原理的并行共焦微结构形貌检测系统及信息处理技术研究[D];合肥工业大学;2012年

8 葛华勇;内窥式共焦扫描显微成像的研究[D];上海大学;2005年

9 何小海;激光扫描共焦显微三维生物医学图象处理和重建[D];四川大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周楠;激光差动共焦干涉元件参数测量关键技术[D];北京理工大学;2016年

2 向小燕;光栅分光式移相干涉差分共焦位移传感技术研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 谷宜润;《超分辨移向共焦和复色差动共焦显微技术及理论》的翻译实践报告[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 王琨;大靶面大孔径日夜共焦高清成像光学系统设计[D];福建师范大学;2016年

5 尹哲;差动共焦显微探测实验系统相关技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 王睿;差动共焦显微成像理论及畸变校正方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

7 唐建波;基于光束扫描的共焦显微三维测量技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 葛铮贵;移相解算共焦系统数据处理与实验技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

9 高晓斌;提高并行共焦探测精度的方法研究[D];合肥工业大学;2005年

10 朱加兴;对称离焦的共焦微位移传感方法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

本文编号：655692