主动成像激光雷达
第37卷，增刊 红外与激光工程 2008年9月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep. 2008
收稿日期：2008-09-22
作者简介：杨鹏（1981-），男，河南南阳人，博士研究生，主要从事光电位移测量光电研究。Email:rocyangpeng@https://www.wendangku.net/doc/6615911975.html, 导师简介：艾华（1961-），男，吉林长春人，研究员，博导，主要从事光电位移测量、光电测控研究。Email:aih ◎https://www.wendangku.net/doc/6615911975.html,
主动成像激光雷达
杨 鹏1,2，王宇志1,2，李 琳1,2，艾 华1
（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)
摘要：主动成像激光雷达由系统本身提供照明，不必再依赖太阳角，可全天候工作，具有远距离、高分辨率、三维成像能力。特别是具有目标探测、识别和辨识等方面的超强能力，战场上在预警、信息获取、目标监视和侦查方面有很重要的应用。介绍了两种不同体制主动成像激光雷达：一种是采用相干成像合成孔径红外激光雷达，另一种是采用孔径平面散斑强度信息成像激光雷达。阐述了两种不同体制主动成像激光雷达的原理、特点和研究现状，并对其关键技术和应用前景进行了简要的分析。
关键词：激光雷达； 合成孔径； 散斑成像； 相干探测
中图分类号：TN958.98 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(激光探测)-0115-05
Active imaging ladar
YANG Peng 1,2 ,WANG Yu-zhi 1,2, LI Lin 1,2 , AI Hua 1
（1. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of sciences, Changchun 130033, China ；
（2. Graduate School of the Chinese Academy of sciences, Beijing 100039, China ）
Abstract: Active imaging ladar, because they provide their own illumination, are capable of operating 24 hours a day and are not dependent upon the angle of the sun. They can provide ultra-high resolution and three-dimensional imaging at long range. These capabilities would be promising in target detection and remote sensing and mapping. These capabilities would improve Battlefield Awareness (BA) and provide persistent Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (ISR) to perform target detection, recognition, and identification. This paper discusses two different approaches to active optical imaging. One is a coherent approach that uses synthetic aperture techniques with infrared laser radar, and another approach uses only the intensity of the speckle pattern in the aperture plane. Two different approaches to active optical imaging are introduced. The principle, advantage and progress of these two ladar systems are described. The key techniques and application prospect of them are also briefly discussed.
Key words: Ladar; Synthetic aperture; Speckle imaging; Coherent detection
0 引 言
主动成像激光雷达工作在光学波段，其工作波长
远小于普通微波雷达，因此可以获得高分辨率的目标图像，这些图像看起来更自然、更容易理解，因此，其在军事侦察和遥感测绘等方面具有广阔的应用前景。主要介绍了两种不同体制的成像激光雷达，都具
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第37卷
有远距离超高分辨率，针对这两种雷达作了一定的探讨，特别是采用相干合成孔径激光雷达能够突破光学孔径衍射限制获得高分辨率、远距离成像，这在未来的军事领域具有很广泛的应用前景。
1 散斑成像激光雷达
1.1 散斑成像（SI）激光雷达的原理
复空间频率与复图像间的关系是二维傅里叶变换与反变换的关系，空间频谱强度（复振幅平方）的傅里叶变换是复函数图像的自相关运算。因此，如果测量图像的功率谱并做傅里叶变换，便可以得到图像的自相关运算结果，再利用相应的算法就可以由图像的自相关运算便能得到图像结果，利用这一原理的激光成像方法就是散斑强度信息成像。
典型的SI成像过程如图1所示，由发射源发出不同频率的脉冲激光对目标进行扫描，在每个扫描频率，光子在孔径面内由探测器阵列收集，获得散斑强度信息，通过对不同频率下探测器阵列采集到的强度信息做三维傅里叶变换，可以得到图像的三维自相关，再由自相关运算即可反解出图像[1]。
图1 散斑成像原理
Fig.1 Speckle imaging concept
1.2 成像激光雷达系统及其关键技术
在美国国防高级研究计划局（DARPA）的支持下，麻省理工学院林肯实验室研制出了应用SI原理的集成三维成像激光雷达系统，该系统通过直接探测技术，可以获得高分辨率三维图像，并能对隐藏在植被或伪装下的目标成像。
激光发射系统的光源采用了林肯实验室开发的微芯片激光技术，该被动Q开关固态双频Nd:YAG 激光器能以16 kHz的脉冲重复频率发射波长为532 nm
的短脉冲激光。为了提高发射与接收系统的光能量耦
合效率，同时抑制背景杂散光和虚预警率，激光器发
出的单模激光光束经微光学衍射元件转换成32×32
的点阵，通过双工机控制收发转换与发射接收光束的
对准。为了扩大视场范围，采用由两个可以相对转动
的累斯莱棱镜组成的扫描系统，它们分别由两个独立
的电机驱动，通过电机上的光电编码器可以精确记录
各个激光脉冲的发射方向。
光子探测接收系统采用了32×32 APD焦平面阵
列探测器，通过热电冷却器保持其恒温工作，室温下，
单个光子探测效率大于20%，APD饱和增益大于108。
探测器阵列的每个单元都有独立的飞行时间计数电路，时钟频率为2 GHz，发射时分出部分脉冲用于计
数开始，接收到的回波脉冲控制计数结束，这种计时
方法省去了数模转换与非线性校正过程，简化了信号
处理。雷达光学成像系统重量仅13.6 kg[2]。表1列出
了该激光雷达系统的主要参数。
表 1 激光雷达系统参数表
Tab.1 Ladar system parameters
Parameter Value Comment
Nominal range 150 m
Field of regard 10.8 °
28.3 m diameter at 150 m
range
Laser wavelength 532 μrn Laser far field beam pattern
32 ×32 spot
array
Aligned with detector
IFOV array
Laser pulse width 300 ps Full width half max
Laser pulse and raw
imaging rate
16 000 /s
Receive aperture diameter 7.5 cm
Effective focal length 300 mm
Focal ratio f/4.0 Number of pixels in FPA 32×32
Projected 100 μm pixel
pitch
333 μrad Instantaneous cross-range
sample
5 cm at 150
m range
7.5 cm goal
FOV (32 × 32)
10.1 mrad ×
10.1 mrad
Range resolution 40 cm > 7.5 cm goal FPA range sampling rate
2 GHz
effective
500 GHz plus two vernier
bits
Instantaneous field of
regard
10.1 by 10.1
mrad
1.51 m square at 150 m
range (32×32 array)
增刊杨鹏等：主动成像激光雷达117
这一激光雷达系统在2003年进行了飞行实验与数据采集。激光雷达系统被安装在直升机上，事先已经对目标进行定位，当飞机飞过目标上空时，激光雷达系统从多个角度透过树冠和伪装中随机出现的空隙采集图像数据，利用角度-角度-距离和时间数据将采集到的图像融合为完整的目标图像，实现穿透树叶和伪装的目标识别。目前，这一系统正在进一步向集成化、轻量化发展，以适应无人侦察机的要求[3]。除了反伪装侦查，这种直接探测成像激光雷达技术还可以应用于机器视觉、无人驾驶导航、质量控制等领域。
2 合成孔径激光雷达（SAL）
2.1 SAL的原理
SAL是一种新体制的激光雷达，它将合成孔径技术应用于光频段的激光雷达系统，可以获得很高的距离分辨率。SAL合成孔径的原理和SAR相同，只是发射源不同，SAL的发射源一般为红外或可见光波段的激光。原理如图2所示，激光雷达系统的收发光学孔径和运载平台一起沿直线以速度v匀速移动，同时发射孔径以一定频率等间距地向目标发射脉冲信号，接收孔径接收并记录下目标散射回波信号的强度和相位信息以备后续信号处理。对于同一目标单元，在运载平台移动距离D SA内假设有N个脉冲回波信号，将这N个回波信号进行相位补偿后同相相加，即可对这一目标单元进行聚焦，这等效于一个长度为D SA的天线阵同时收发，这就是合成孔径的原理，D SA即为合成孔径长度。在实际的SAL系统中，为了提取相位信息，通常采用相干探测体制，光学孔径在不同位置处接收到的信号的相位补偿和叠加是一个复杂的数据处理过程,也是合成孔径数据处理的关键。
图2 合成孔径的原理
Fig.2 SAL concept
SAL通过对光学孔径相对于地面目标运动获得的回波信号进行合成孔径处理，从而获得方位向（平行于运动轨迹方向）的高分辨率，在距离向（垂直于运动轨迹方向）则采用脉冲压缩技术获得高分辨率。SAL发射的脉冲序列中的每一个脉冲均为相同的线性调频宽脉冲。信号处理时，将接收到的信号通过匹配滤波器压缩为窄脉冲,从而获得距离向的高分辨率，由脉冲压缩理论可知，SAL的距离分辨率取决于信号带宽，距离分辨率的表达式为：
r2
c
B
ρ=（1）式中：c为光速；B为线性调频脉冲宽度。
当运载平台相对于目标运动时，SAL系统接收的回波信号由于多普勒效应也具有线性调频脉冲性质，方位向信号的持续时间T(即合成孔径时间)为T=D SA/v，信号的频宽B d=线性调频脉冲的调频率×合成孔径时间= 2v/D，v为载机飞行速度；D为光学孔径直径。
经过脉冲压缩处理之后,方位向信号的时间分辨率约为1/B d，SAL在此时间内的方位向分辨率为：
a02
D
v
ρτ==（2）由合成孔径的原理和分辨率表达式（1）和（2）可以得出：
(1) SAL的理论方位分辨率等于实际天线孔径的一半，由于光学接收孔径远远小于SAR。因此，SAL 可以得到比SAR更高的方位分辨率。
(2) SAL的距离向分辨率和方位向分辨率都与波长和光学孔径到目标的距离无关。因此SAL可以实现远距离高分辨率成像。
2.2 SAL的研究现状
20世纪60年代末就有人开始研究光学波段的合成孔径技术，这个阶段主要是理论研究与对合成孔径激光雷达在概念上进行简单的实验验证。80年代开始，美国对合成孔径激光雷达开展了较多的研究，90年代后开始出现实验室环境下的合成孔径成像实验验证。麻省理工林肯实验室首次采用二极管泵浦连续Nd:YAG激光器作为发射源设计了合成孔径实验装置，激光器的单模工作波长为1.06 μm，输出功率10 mW，装置中利用转盘转动提供相对运动实现了一维逆合成孔径成像[4]。2000年后，美国海军实验室用
118 红外与激光工程：激光探测、制导与对抗技术 第37卷
波长为1.55 μm 的外腔单模可调谐激光器首次实验验证了二维合成孔径成像。该实验装置通过转镜光栅组合提供10 nm/s 的波长扫描，使发射信号成为线性调频的啁啾信号。目标被固定在一个计算机控制的平台上并倾斜一定角度，以使发射孔径倾斜照射目标，实验过程中，雷达系统不动，平台在计算机控制下带动目标平行移动，该实验最终获得了目标的二维合成孔径图像[5]。严格来说这个实验也是逆合成孔径过程。
最近美国Areospace 公司的BUELL W 等人在目标固定不动的情况下实现了真正的二维合成孔径激光雷达成像实验。实验采用了波长为1.5 μm 的可调谐外腔半导体激光器，其波长可在100 nm 范围内连续调节，实验中使用的波长变化范围为1 538～1568 nm 。实验装置如图3所示，激光通过光纤器件被分成几部分，其中HCN 参考用于控制每个脉冲的初始频率同步，LO 用于对回波信号多普勒历史的相干探测，为了校正脉冲带宽内的高次相位误差，设置了REF 参考通道，这样可以不用匹配延迟时间，由参考通道的初始相位差就可以计算出目标通道的初始相位差[5]。实验中漫散射目标不动而雷达收发光学孔径移动，获得了真正意义上的二维合成孔径激光雷达图像。
图3 实验系统图
Fig.3 Component layout for the system
据报道，2006年美国诺斯洛普·格鲁曼公司在美国国防高级研究计划局（DARPA ）资助下已经成功设计、制造并飞行演示了世界上首部合成孔径激光雷达系统，经飞行试验，验证了工作在光学波段的合成孔径雷达能够获得几乎接近于光学照片质量的图像，同时其作用距离要比目前电光系统远得多。 2.3 SAL 的关键技术
(1) 性能优良的激光器
SAL 采用相干探测体制，这要求信号光和本振
光应是理想相干的单频单模光，要有稳定的振荡频率和相位，需要高重频的脉冲激光来实现较好的孔径合成效果。发射激光的相干时间要和合成孔径时间相匹配,应达到10～100 ms 。因此，为了实现远距离和高性能的探测，需要具有高质量、大功率、快速啁啾速率，高重频激光光束、频率稳定度好的激光器。
(2) 信号收发光学系统
设计有效的SAL 的激光发射系统，使控制光束指向和所要求的照射范围相一致，在扫描模式合成孔径激光雷达中能快速改变光束的方向。要实现相干探测，对于接收光学系统也有严格的限制。首先在光混频器上信号光与本振光偏振方向一致；其次信号光与本振光要求空间波前匹配。实现以上条件需要设计复杂的光学耦合系统，包括收发光的合路和隔离、回波信号与本振激光信号的光学混频、差频探测技术等。
(3) 高灵敏的探测器
合成孔径激光雷达一般用于远距离探测，回波信号比较弱，容易受各种噪声影响。由于目标和SAL 之间有相对移动，目标的动态范围较大，要完成对目标有效作用距离范围内的探测须保证接收系统有足够高的灵敏度。因此，用于相干探测的光电探测器应具有灵敏度均匀的光敏表面、足够的高频回应和稳定的量子效率，且接收电路应具有大动态线性范围。
(4) 有效的成像算法
为减小相位差，提高成像的质量，在合成孔径信号处理中需要对各种由于系统不稳定性带来的误差进行补偿，并能达到所用波长的精度。要进一步提高成像精度，SAL 需要发展更加行之有效的成像算法。
(5) 其他相关问题
在用外差探测实现合成孔径激光雷达成像的技术中，如何减小散斑噪声、提高成像质量，在存在大气影响的情况下，如何减少大气对光波的干扰等。
3 结束语
SI 技术通过采集孔径平面的强度信息（散斑图样）获得图像自相关来获取图像信息，由于只探测强度信息，不需要外差探测和复杂的聚焦光学系统，SI 系统的接收器和硬件系统相比SAL 会简单很多，但后续的图像处理比较复杂，同时和SAL 类似，运载平台的移动允许更大范围的空间频率采样以改善分辨率，这种成像激光雷达适用于近距离的目标侦察与
增刊杨鹏等：主动成像激光雷达119
识别；SAL技术，通过孔径平面采集的振幅和相位信息获得图像，具有高分辨率成像能力，且SAL的方位分辨率与距离无关。能够进行远距离、大范围的地表或空间成像，在对地侦察与航空航天遥感等领域具有重要的应用价值，已成为国内外研究的热点。
目前，国外成像激光雷达已经走向应用阶段。随着激光技术、探测器技术和成像处理算法的快速发展，这两种成像激光雷达将会有更广阔的应用前景。
参考文献：
[1] RICKLIN J C, TOMLINSON P G.. Active imaging at DARPA[C]//.
Proc of SPIE, 2005,5895(05)：1-9.
[2] MARINO R M, DA VIS W R, RICH G C, et al. High-resolution 3D
imaging laser radar flight test experiments[C]//.Proc of SPIE, 2005,5791：138-151.
[3] V AIDYANATHAN M, BLASK S, HIGGINS T, et al. Jigsaw Phase Ⅲ:
A miniaturized airborne 3-D imaging laser radar with photon-counting
sensitivity for foliage penetration[C]//. Proc of SPIE, 2007, 6550 (0N)：
1-12.
[4] MARCUS S, COLELLA B D, GREEN T J, et al. Solid-state laser
synthetic aperture radar[J].Applied Optics, 1994, 33：960-964.
[5] BASHKANSKY M, LUCKE R L, FUNK E, et al. Two-dimensional
synthetic aperture imaging in the optical domain[J].Opt Lett, 2002,27：
1983-1985.
[6] BUELL W, MARECHAL N, BUCK J, et al. Demonstrations of
synthetic aperture imaging ladar[C]//. Proc of SPIE, 2005, 5791：
152-166.
[7] DONNELLY P, MCINTOSH K A, OAKLEY D C, et al. 1-μm
Geiger-mode detector development[C]//. Proc of SPIE, 2005, 5791：
281-287.
[8] KRAUSE B, GATT P, EMBRY C, et al. High-resolution 3D coherent
laser radar imaging[C]//. Proc of SPIE, 2006, 6214：1-11.
[9] BUCK J, MALM A, ZAKEL A, et al. High-resolution 3D coherent
laser radar imaging[C]//. Proc of SPIE, 2007, 6550(2)：1-9.
[10] 张澄波.综合孔径雷达原理、系统分析与应用[M].北京: 科学出版
社,1989.
[11] 向敬成, 张明友.雷达系统[M]. 北京：电子工业出版社，2001.
[12] 戴永江. 激光雷达原理[M]. 北京：国防工业出版社，2002.
[13] GREEN T J, MARCUS S, COLELLA B D. Synthetic-aperture-radar
imaging with a solid-state laser[J]. Appl Opt, 1995, 34：6941-6949.
空中成像技术原理
360度空中悬浮成像 产品简介 悬浮成像又称空中悬浮成像、360度幻影成像、360度悬浮成像等。空中悬浮成像系统是一项新颖多媒体演示系统，具有三维空间成像的功能，空中悬浮成像是近年来在国际上兴起的一种新型展示技术，该技术可以使立体影像不借助任何屏幕或介质而直接悬浮在设备外的自由空间，观众可以不佩戴任何辅助工具(如立体眼镜、VR头盔等)直接用裸眼观看立体影像，由于影像的清晰度及色彩还真度高，立体感强，因此非常逼真，可以给观众以新奇、玄妙的视觉冲击，激发观众探究欲，并可以起到聚集现场人气、加深参观者印象、提高被展示物知名度的作用。 技术原理 360度幻影成像产品展示系统是以宽银幕的环境、场景模型和灯光的传换，给人以视觉上的冲击。观众可从。由柜体，分光镜，射灯，视频播放设备组成，基于分光镜成像原理，通过对产品实拍构建三维模型的特殊处理，然后把拍摄的产品影像或产品三维模型影像叠加进场景中，构成了动静结合的产品展示系统。最终向观众展示融入实景的产品模型幻影成像效果。 成像原理 半透半反玻璃：就是在玻璃表面通过真空磁控溅射镀膜工艺镀制纳米级的氧化物介质膜层，使玻璃保持较高的透过率（50%—70%）的同时也具有高的反射率（镜面外观）。膜层主要成分是二氧化钛（TiO2）。该玻璃表面硬度高，还具有一定的自洁、防水雾、光催化活性等特性。与普通玻璃相比，半透半反玻璃的光线反射率和直射率相等，因此呈现的虚像较为清晰，所以在幻影成像系统中选用此类玻璃作为成像的介质。 视频发射器将光信号发射到这个锥体中的特殊棱镜上，汇集到一起后形成具有真实维
度空间的立体影像。通过表面镜射和反射，观众能从锥形空间里看到自由飘浮的影像和图形。 360度悬浮成像系统由主体模型场景、造型灯光系统、光学成像系统、影视播放系统、计算机多媒体系统、音响系统及控制系统等组成。 实物示例：
PCB制作过程中激光直接成像的三种方式
PCB制作过程中激光直接成像的三种方式 激光直接成像让pcb制作工艺过程简化了至少60%，而传统的底片图片转移却需要十几个步骤。那么PCB制作过程中激光直接成像都有哪些方式呢？全世界的pcb制作商所配备的LDI设备都属于UV光的LDI，按其工艺可以具体分为三种： 1）光致抗蚀剂的激光直接成像。这一类型是指对涂覆有专用光致抗蚀剂的在制板进行激光直接成像。在制板上要完成导电图形基于如下三个步骤： 第一步：利于LDI在激光直接在制板上的专用光致抗蚀剂进行感光。激光感光是由cad图形数据或计算机已存储的图形数据进行控制激光扫描的，而专业光致抗蚀剂的光敏性要比传统的光致抗蚀剂光敏要强得多（约10倍）来进行激光扫描，才能取得高的PCB图形转移的生产率。
第二步：化学显影。专用光致抗蚀剂仍采用传统的弱碱性碳酸钠溶液进行显影。 第三步：化学蚀刻。由于专用的光致抗蚀剂是属于耐酸性（或则耐酸性强于耐碱性）的，因此要采用酸性氯化铜蚀刻溶液等来进行蚀刻。 2）pcb制作采用化学镀锡的激光直接成像。 在制板上化学镀锡的激光直接成像（LDI),某些文献又称为激光直接刻板。这一类型是指在制板上利用化学方法镀上一层很薄的抗蚀层锡，然后利用激光蚀刻去不需抗蚀刻、保护的锡层及底下的部分厚度（3μm~5μm)的铜箔，然后进行化学蚀刻。由于锡层在0.5μm~1.0μm厚度）是抗碱不耐酸的。 3）以覆铜箔的在制板上的激光直接成像，这一类型是指仅在覆铜箔在制板上的激光直接成像。他不需要对在制板进行任何涂覆抗蚀保护层，而是直接利用激光蚀刻去不需要的铜
箔，但是为了损伤介质厚度，往往还留下3μm~5μm厚度的铜箔，然后进行严格控制的快速化学蚀刻而出去留下的铜箔厚度。因此在制板上的铜导体图形的铜厚度将会变薄些。这具体问题具体分析。 综上所述我们了解到了PCB生产制作过程中使用的激光直接成像的类型方式，工艺在于精益求精，不断实践和优化提升。深圳金瑞欣特种电路是专业的电路板打样和中小批量生产厂家，主营2-30层高多层板，、高频板、厚铜板、Hdi板等。更多详情可以咨询金瑞欣特种电路官网。
激光主动成像技术研究_张晟翀
收稿日期:2009-04-09作者简介:张晟羽中(1973-),男,安徽合肥人,硕士,研究方向为数字信号处理. ?光电工程系统技术? 激光主动成像技术研究 张晟羽中,唐树威,朱海波 (光电系统信息控制技术国家级实验室,河北 三河 065201) 摘 要:介绍了激光主动成像技术的原理、特点和性能指标,通过理论计算和实验,研究了激光主动成像的距离和识别能力,并对其分辨率、激光发散角、焦距视场等参数进行了定量的分析.根据理论研究和实验验证推算的结果,证明了分析的正确性.要提高成像距离,减小发散角比增大激光功率的作用要更明显,在发散角小于4mrad 时可以实现对10km 的2m 目标进行成像识别. 关键词:激光主动成像;成像距离;发散角;分辨率 中图分类号:TP249 文献标识码:A 文章编号:1673-1255(2009)03-0009-03 Laser Active Imaging T echnology ZHAN G Sheng 2chong ,TAN G Shu 2wei ,ZHU Hai 2Bo (N ational L aboratory of Elect ro 2Optic S ystem Technology ,S anhe 065201,China ) Abstract :The laser active imaging technology ’s principle ,characteristics and performance index are de 2scribed.Through the theoretical calculation and the experiment ,the laser active imaging distance and the recog 2nition capability are studied.The parameters such as resolution ,laser divergence angle ,focal length and field of view are quantitatively analyzed.According to the results of theoretical study and experimental verification ,the correctness of the analysis is proved.To increase imaging distance ,the effect of reducing the divergence angle is more obvious than that of enhancing laser power.When the divergence angle is less than 4mrad ,the image i 2dentification of the 2m target at 10km can be achieved. K ey w ords :laser active imaging ;imaging distance ;divergence angle ;eesolution 对于一些温度对比度低的暗目标,以及光照度低甚至零照度环境下,被动光电探测将无法提供足够的目标分辨率和成像距离.而将激光技术、距离选通技术、微弱目标的成像处理技术结合在一起的激光主动成像技术[1]可以在零照度条件下,利用目标的漫反射对各种目标进行成像识别,比“猫眼”效应的激光主动侦察[2]应用范围更大. 激光主动成像技术的原理是,通过高重频低占空比脉冲激光照射目标,由高速选通增强型ICCD 相机克服后向散射,进行距离选通成像.它具有不受目标温度对比度影响,识别能力强,成像对比度高和对天气条件要求低的优点.如:美国Intevac 公司的 激光照明二维成像系统L IVAR (见图1),采用1.5 μm 波长,可以识别5km 之外的目标[3] . 图1 美国L IVAR 激光照明二维成像系统 第24卷第3期2009年6月 光电技术应用 EL ECTRO -OPTIC TECHNOLO GY APPL ICA TION Vol.24,No.3J une.2009
激光三维成像关键技术研究
激光三维成像关键技术研究 随着激光成像技术的发展,激光三维成像雷达以其自身独特优势在现代军事防御领域中扮演着愈发重要的角色。本文结合目前我国自主研发的激光三维成像雷达成像数据特点,围绕目标三维可视化和分类识别这一核心问题,对贯穿其中的激光三维成像仿真、曲面光顺、目标表面重建、目标三维特征提取与分类识别等激光三维成像雷达关键数据处理技术开展探索研究工作,具体的研究内容和创新成果如下:(1)激光三维成像仿真研究本文基于激光三维成像理论模型研究,进行激光三维成像仿真研究,开发出两种模拟激光光束与目标表面之间物理交互逻辑的仿真方案,可模拟激光三维成像装置对目标的理想成像过程,获取目标理想三维成像数据——距离图像或三维点云,一方面可用于硬件系统研制初期设计方案的验证与研讨,降低设计错误成本;另一方面可用于后续三维成像数据处理算法预先研究,缩短整套系统研制周期。其中几何法创造性地将光束追踪引入到激光三维成像仿真当中,加以局部搜索,能快速仿真激光三维成像装置对任一目标的三维成像过程。本文使用该激光三维成像雷达仿真方案,模拟国防科大激光三维成像雷达对不同空间位置不同运动状态下的典型空中目标的理想成像过程,并基于仿真成像结果(距离图像或三维点云)开展曲面光顺、目标表面重建等后续算法研究。 (2)曲面光顺算法研究通过曲面光顺算法处理,滤除或减小噪声对目标三维成像数据的影响,是基于目标三维成像数据进行目标表面重建非常重要的预处理环节。目前应用比较广泛的曲面光顺算法是基于双边滤波思想的Fleishman光顺方法,它的核心思想是沿着顶点法向量方向调整顶点位置实现曲面光顺,曲面顶点位置调整大小和调整方向依赖于顶点邻域三角面片顶点和面片法向量。但当激光采样点阵稀疏,顶点法向量计算误差比较大时,这种方法便不能很好地工作了。本文针对我国自主研发的激光三维成像雷达,充分利用其输出距离图像中所包含的目标表面采样点空间拓扑信息,并充分考虑当前流行的双边滤波曲面光顺方法在稀疏点云光顺问题上的局限性,提出采用图像中值和双边组合滤波方式进行二维数据处理实现目标表面光顺,不仅避免了点云法向量估计、空间投影等三维空间计算,而且能在最大程度保持目标表面几何形状的基础上有效滤除测量数据中的孤立噪声点和小幅度噪声,实现目标表面光顺。
激光雷达与激光成像雷达
激光雷达与激光成像雷达 一、激光雷达与激光成像雷达 一、激光雷达与激光成像雷达 人通过感觉器官感知，认识外部世界的一切。用耳朵听音乐、话音、机器的轰隆声、钟声、铃声等一切通过声音传递的信息；用手感觉温度、物体的硬软以及物质的存在；用眼睛观察外部世界的形状、颜色、运动状态、速度、位置、识别物体的种类等等。人的眼睛之所以可以看见外部世界，是因为太阳光谱中的可见光照射在物体上反射的结果。那么除了“可见光谱”之外还存在别的“不可见的光谱”吗？事实上，广义的光谱按频段的不同，有大家所熟悉的电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光谱，而可见光谱区中，红色的光波长最长，紫色的波长最短。而且人们已经发现不同的物质辐射不同的谱线，在特定的条件下还可以只辐射某一单一波长的谱线，当其人们发现不可见光谱区中的单一的光谱谱线具有可贵的特性的时候，就力图去产生、开发、利用这种单一光谱谱线，由此产生了激光及用于不同场合的激光系统。 视觉引发人们的形象思维，眼睛从外界事物所获取的信息量大，直接而快速，是其他感觉器官所不能代替的，这也就是古人所说的“眼见为实”的深切内涵。正是因为这个道理，人们不愿受限于“可见光”的可见，而想去探求自然光条件下所看不见的东西，如想在漆黑的夜晚，去观察外部世界，就开发出了“夜视仪”。被动“红外热成像仪”也不是依赖于可见光的反射特性去观察变幻莫测的外部世界的，而是依赖于物体本身的热辐射，无论白天或黑夜都可以用以观察人类世界的一切，而且已经是超视距的。目前最新的热成像仪，1ms内热敏成像。红外成像高速测温用来检测来复枪，其射出的弹头在弹道上飞行速度为840m/s，弹头距枪口0.914 4m处的热成像还能分辨出弹头上不同部位摩擦热的温差。 遥感仪则可以依据物体本身的辐射谱线，包括电磁波段与红外光区，远距离成像，把肉眼原本看不见的自然变化，转化为可见，以照片的形式或屏幕显示的图像，甚至动态图像的形式展现出来，这就是当今人们感兴趣的可视化技术。人们力图从各个领域做这方面的研究和开发应用。 通过眼睛人们能够确定方向——定位，作为控制手的动作的依据，当然这是受限于“视距”之内的，通过望远镜可以延伸视距；但是“定位”的精度达不到人们通用目的需要，所谓“差之毫厘，失之千里”。雷达满足了远距离定位和精度的要求，雷达源于英文Radio Detection And Ranging的缩写RADAR，于1935年问世。 当其“激光”这种波长处于红外光谱波段的“激光光源”被研究出来之后，人们自然想到利用微米波段（红外光谱波段）的光波作为信息的载体去探测、获取其他手段难于探测、观测到的目标的信息。激光雷达研制成功后，相继激光成像雷达应运而生。激光雷达的英文名字“LADAR”是Laser Detection And Ranging的缩写。激光雷达的研究是从目标探测和测距入手的，早期（1962～1976年）的研究系统被称为光雷达（Optical RADAR），并命名为LIDAR（Light Detection And Ranging）。可以说军事应用对测量系统精确度的要求日
PCB全制作流程中的激光直接成像技术应用
Graph 1: trend of line & space at DYCONEX over the last 10 years The consequent use of LDI capability over the complete PCB manufacturing flow Daniel Schulze, Uwe Kramer DYCONEX AG Grindelstrasse 40 8303 Bassersdorf, Switzerland T3.4 PCB Quality Oral Presentation Abstract The systematic implementation of optimized LDI (Laser Direct Imaging) photo resist types, LDI exposure units and fine line AOI (Automated Optical Inspection) equipment enhances the production technology and provides optimized PCB solutions for customers. This standardization results in a significantly faster and easier process flow with very precise registration. For high-reliability medical implants, full traceability can be obtained by adding individual serial numbers, date stamps and 2D barcodes for recording various process parameters. Design requirements Driven by the assembly technology and analyzing the design requirements of the customers over the last 10 years a clear trend to smaller feature sizes is seen. A typical medical implantable product has a feature size of 50 μm line / space. Typical via diameters between 50 and 75 μm and pad sizes between 150 μm and 250 μm are standard to find on these markets. To assemble resistors of 0201 packaging sizes will increase the requirements to the solder mask alignment as well down to 25 μm alignment precision.
激光共聚焦显微镜与普通显微镜成像原理及区别
激光扫描共聚焦显微镜采用激光作为光源, 有效地除去了非聚焦平面的信息, 提高了微观形貌的清晰度和分辨率。其与计算机软件结合可以实现深度方向的光学切片观察, 再将这些扫描得到的信息通过软件算法以及叠加和重组, 可以获得材料的微观三维形貌, 因此激光共聚焦显微镜具有快速、无损、制样简单等优点。那么激光共聚焦显微镜的原理又是怎样的呢？ 它采用激光点光源照射样品, 从发射器发出的光经过光路后在聚焦平面上形成一个大小分明的光点,它沿着原照射光路到达分光镜并且该点发出的光被物镜收集,分光镜将收集来的光直接反馈给探测器。光点通过前方探测器设有的探测针孔等一系列的透镜, 最终同时聚焦于探测针孔, 这样来自聚焦平面的光可以会聚在探测孔之内, 而来自聚焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像, 从而提高了焦平面的分辨率。激光共聚焦显微镜逐点扫描样品, 探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像, 转为数字信号传输到计算机上, 最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。转为数字信号传输到计算机上, 最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。此外激光共聚焦显微镜还可以对样品进行逐层光学切片扫描, 得到高度方向每一层的图像信息, 传回计算机软件叠加处理后可以得到三维形貌图。它成像清晰、精确、最大的优点在于能对材料进行深层形貌的观察。可以对样品进行断层扫描观察和成像, 进行无损观察和三维形貌分析。 激光共聚焦显微镜可用来观察样品表面亚微米级别的三维轮廓形貌, 也可以测量多种微几何尺寸, 像晶粒度、体积、膜深、膜厚、深度、长宽、线粗糙度、面粗糙度等。激光共
聚焦相比于其他测量手段有其独特的优势, 它提高了图片的清晰度, 有很好的景深, 提高了分辨率, 可以进行无接触的三维轮廓测试。在金属材料研发方面还经常用到光学显微镜和扫描电子显微镜。光学显微镜是一种二维的形态学工具, 有效分辨率较低, 分辨率的景深较小, 也不能观察纵向方向的三维形态。而扫描电镜在样品的制备方面比较复杂, 有时还会引起样品的破坏, 对于扫描的面积和材料的表面高度都有所限制, 同时它也不能测量面积、体积、深度等信息。在钢铁材料的生产和开发过程中, 众多的环节需要关注表面形貌, 采用激光共聚焦显微镜技术进行相应检测, 不仅可以获得媲美SEM的显微图像, 同时还能够进行快速、无损测量, 加之其较低的引入和维护成本,更符合目前行业成本控制的需求。本文将举例说明激光共聚焦显微镜在金属研究领域的典型应用。 激光共聚焦显微镜由于其优于光学显微镜的清晰度和分辨率, 使其在金相组织观察方面有独特的优势。试验样品为海洋平台用钢, 将样品进行磨制、抛光处理, 并用腐蚀溶液腐蚀, 要求观察并测量基体上粒状贝氏体的形态和尺寸。相比于普通光学显微镜, 激光共聚焦显微镜清晰度好, 分辨率高。激光作为光源, 它的单色性非常好, 光束的波长相同, 从根本上消除了色差。共聚焦显微镜中在物镜的焦平面上放置了一个带有针孔的挡板, 将焦平面以外的杂散光挡住, 从而消除了球差。同时激光共聚焦显微镜采取的点扫描技术和计算机采集和处理信号也进一步提高了图像的清晰度。
激光主动成像制导雷达的研究方向
激光主动成像制导雷达的研究方向 刘立宝1 蔡喜平2 乔立杰2 杨 洋2 (哈尔滨工业大学威海分校理学系1 威海 264209) (哈尔滨工业大学应用物理系2 哈尔滨 150001) 文摘:文中介绍了国外制导用激光成像雷达近年来的发展情况,总结提出了激光主动成像制导雷达的研究方向。CO2激光成像雷达系统效率高,大气传输性能好,信息处理技术成熟,易于实现高灵敏度外差探测和三维成像,曾经是主要的研究对象;固体激光雷达系统具有系统质量轻、价格低,探测器不需要制冷的独特优点正成为现在研究热点;二极管激光成像雷达体积小、造价低、寿命长、可靠性高、功耗低,可采用室温探测,有着很大的发展前途。 关键词: 激光雷达 成像 制导 R esearch of active im aging guiding lidar system Liu Libao1 Cai Xiping2 Qiao Lijie2 Yang Yang2 (Department of Science,Weihai Campus,Harbin Institute of Technology1, Weihai, China, 264209) (Department of Applied Physics,Harbin Institute of Technology2, Harbin, China, 150001) Abstract:In this paper,the latest development of imaging guiding lidar overseas is introduced, and the future of that is predicted.The CO2lidar system has the advantages of higher efficiency,bet2 ter transmission capability in air,more developed information processing technology,easy to actualize the coherent detection with high sensitivity,and3D imaging,so it has been the main object for study2 ing.For the special excellence of light weight,lower price,and detector without cooling,the solid imaging lidar system is now being a hot spot of research.With well outlook,the diode lidar system has got more characteristics than the systems before. K eyw ords: Lidar Imaging Guidance 1999206224收稿 1999212220修回作者简介:刘立宝 男 31岁 讲师 从事光学成像研究及教学工作。 第29卷第2期 红外与激光工程 2000年4月Vol.29No.2 Infrared and Laser Engineering A pr.2000
激光雷达在军事中的应用
激光雷达在军事中的应用 摘要：本文简要介绍激光雷达的特点、激光雷达探测的基本物理原理及其在军事领域的应用现状．Laser rader’s character was briefly introduced in this essay.Besides,its elementary physical fundamental was also introduced as well al its use from military field. 关键词：激光雷达；探测；军事应用 1引言 激光雷达是现代激光技术与传统雷达技术相结合的产物，由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式即为直接探测和外差探测。它像传统的微波雷达一样，由雷达向目标发射波束，然后接收目标反射回来的信号，并将其与发射信号对比，获得目标的距离、速度以及姿态等参数．但是它又不同于传统的微波雷达，它发射的不是微波束，而是激光束，使激光雷达具有不同于普通微波雷达的特点． 根据激光器的不同，激光雷达可工作在红外光谱、可见光谱和紫外光谱的波段上．相对于工作在米波至毫米波波段的微波雷达而言，激光雷达的工作波长短，是微波雷达的万分之一到千分之一，根据光学仪器的分辨率与波长成反比的原理，利用激光雷达可以获得极高的角分辨率和距离分辨率，通常角分辨率不低于0.1mrad ，距离分辨率可达0.1m , 利用多普勒效应可以获得10m / s 以内的速度分辨率．这些指标是一般微波雷达难以达到的，因此激光雷达可获得比微波雷达清晰得多的目标图像。 激光束的方向性好、能量集中，在20km 外，其光束也只有茶杯口大小，因而敌方难以截获，而且激光束的抗电磁干扰能力强，难以受到敌方有源干扰的影响． 由于各种地物回波影响，因而在低空存在微波雷达无法探测的盲区．而对于激光雷达，只有被激光照射的目标才能产生反射，不存在低空地物回波的影响，所以激光雷达的低空探测性能好．激光雷达体积小、重量轻，有的整套激光雷达系统的重量仅几十千克．例如为了适应海军陆战队的需要，美国桑迪亚国家实验室和伯恩斯公司都提出了手持激光雷达的设计方案．相对于重达数吨、乃至数十吨的微波雷达而言，激光雷达的机动性能显然要好得多． 任何事物都是一分为二的，激光雷达也有自身的缺陷．激光光束窄、方向性好，虽然表现出能量集中的优点，但不宜用作战场监视雷达搜索大空域．而且激光的传输受环境影响大，尤其是在雨、雪、雾的天气，激光在传输过程中的衰减更大．当然，激光在大气层外传输时不易衰减，有其得天独厚的优势．经过几十年的努力，科学家们趋利避害，已研制出多种类型的军用激光雷达．激光雷达在军事上可用于对各种飞行目标轨迹的测量。如对导弹对卫星的精密定轨等。激光雷达与红外、电视等光电设备相结合，组成地面、舰载和机载的火力控制系统对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。由于激光雷达可以获取目标的三维图像及速度信息，有利于识别隐身目标。激光雷达可以对大气进行监测，遥测大气中的污染和毒剂，还可测量大气的温度、湿度、风速、能见度及云层高度。用激激光器作为辐射源的雷达。 2. 用干战场侦察的激光雷达 众所周知，普通的成像技术（如电视摄像、航空摄影及红外成像等）获得的场景图像都是反映被摄区域辐射强度几何分布的图像，而激光雷达可以通过采集方位角一俯冲角一距离一速度一强度等三维数据，再将这些数据以图像的形式显示出来，从而可产生极高分辨率的辐射强度几何图像、距离图像、速度图像等，因而它提供了普通成像技术所不能提供的信息． 例如美国桑迪亚国家实验库研制的一种激光雷达，激光器功率为120MW ，显示屏幕的像素为64
主动成像激光雷达
第37卷，增刊 红外与激光工程 2008年9月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep. 2008 收稿日期：2008-09-22 作者简介：杨鹏（1981-），男，河南南阳人，博士研究生，主要从事光电位移测量光电研究。Email:rocyangpeng@https://www.wendangku.net/doc/6615911975.html, 导师简介：艾华（1961-），男，吉林长春人，研究员，博导，主要从事光电位移测量、光电测控研究。Email:aih ◎https://www.wendangku.net/doc/6615911975.html, 主动成像激光雷达 杨 鹏1,2，王宇志1,2，李 琳1,2，艾 华1 （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) 摘要：主动成像激光雷达由系统本身提供照明，不必再依赖太阳角，可全天候工作，具有远距离、高分辨率、三维成像能力。特别是具有目标探测、识别和辨识等方面的超强能力，战场上在预警、信息获取、目标监视和侦查方面有很重要的应用。介绍了两种不同体制主动成像激光雷达：一种是采用相干成像合成孔径红外激光雷达，另一种是采用孔径平面散斑强度信息成像激光雷达。阐述了两种不同体制主动成像激光雷达的原理、特点和研究现状，并对其关键技术和应用前景进行了简要的分析。 关键词：激光雷达； 合成孔径； 散斑成像； 相干探测 中图分类号：TN958.98 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(激光探测)-0115-05 Active imaging ladar YANG Peng 1,2 ,WANG Yu-zhi 1,2, LI Lin 1,2 , AI Hua 1 （1. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of sciences, Changchun 130033, China ； （2. Graduate School of the Chinese Academy of sciences, Beijing 100039, China ） Abstract: Active imaging ladar, because they provide their own illumination, are capable of operating 24 hours a day and are not dependent upon the angle of the sun. They can provide ultra-high resolution and three-dimensional imaging at long range. These capabilities would be promising in target detection and remote sensing and mapping. These capabilities would improve Battlefield Awareness (BA) and provide persistent Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (ISR) to perform target detection, recognition, and identification. This paper discusses two different approaches to active optical imaging. One is a coherent approach that uses synthetic aperture techniques with infrared laser radar, and another approach uses only the intensity of the speckle pattern in the aperture plane. Two different approaches to active optical imaging are introduced. The principle, advantage and progress of these two ladar systems are described. The key techniques and application prospect of them are also briefly discussed. Key words: Ladar; Synthetic aperture; Speckle imaging; Coherent detection 0 引 言 主动成像激光雷达工作在光学波段，其工作波长 远小于普通微波雷达，因此可以获得高分辨率的目标图像，这些图像看起来更自然、更容易理解，因此，其在军事侦察和遥感测绘等方面具有广阔的应用前景。主要介绍了两种不同体制的成像激光雷达，都具
激光测试原理
武汉光电国家实验室（筹） 激光测试原理与技术 课程报告 太赫兹相干层析技术 学号：M201272511 姓名：黄亚雄 专业：光学工程 指导教师：齐丽君 2013年6月8日
太赫兹相干层析技术 摘要 太赫兹成像技术的研究是目前太赫兹研究领域的热门课题，本论文主要针对太赫兹成像技术进行了系统的介绍与分析。与光学相干层析成像技术相结合，我们提出了一种太赫兹相干层析技术。该技术的纵向分辨率可达100μm以下，这一实验结果高于太赫兹飞行时间成像技术和合成孔径成像技术。此外，该技术具有系统结构简单、紧凑等特点，在高精度的材料无损探伤领域具有及其巨大的应用前景。 关键词：太赫兹成像技术相干层析成像材料无损探伤分辨率 引言 由于太赫兹对大部分非金属材料和非极性物质具有极强的穿透能力，并且对单光子能量低，不会对生物组织产生有害的电离作用，因此太赫兹技术被广泛的应用于材料无损探测、安检机生物组织病变检测等成像领域。 1995年，Hu等人首次在太赫兹时域光谱系统中加入一二维扫描的载物台，待测样品被放置在太赫兹聚焦点上，并在与太赫兹垂直方向进行二维扫描，通过记录下每个扫描点透过的太赫兹时域波形，形成样品的太赫兹图像。他们使用这种方法完成了对微电子芯片内部结构的成像。此后，太赫兹成像引起了研究人员的极大关注，并逐渐发展起来了一些新的太赫兹成像技术，主要包括以下几种： (1) 连续太赫兹波二维成像技术 (2) 合成孔径成像技术 (3) 太赫兹近场成像技术
(4) 脉冲太赫兹波飞行时间成像技术 (5) 太赫兹波计算机辅助层析成像技术 研究一种系统结构及扫描方式简单、成像精度高的太赫兹三维层析成像技术在材料高精度无损探测领域具有及其重要的意义。学相干层析成像技术是基于宽带光源的弱相干特性对待测物体内部结构进行高分辨率层析成像的技术，它依靠光源的时间相干性，对物体进行三维结构重构。太赫兹对非金属材料很强的穿透能力，其穿透深度很高，将太赫兹技术与光学相干层析技术结合起来，我们提出了太赫兹相干层析技术。 一太赫兹相干层析技术 相对红外和微波，由于太赫兹波较低的单光子能量和对大部分非金属材料具有较高的穿透性能等特点，近几十年来逐渐引起了人们的研究热潮。自1995年Hu等人[错误！未定义书签。]首次利用太赫兹辐射进行二维成像实验以来，太赫兹成像技术受到世界许多研究人员的关注。2002年，B. Ferguson等人将X射线波段的层析成像技术移植到太赫兹波段，提出太赫兹三维层析成像的概念[错误！未定义书签。]。该技术原理是一束太赫兹波穿透被成像物体后，然后通过平移和转动，使太赫兹以不同位置和不同角度穿透被成像物体，通过Radon变换计算物体吸收率的空间分布，实现对物体三维重构。但是，在某些场合，待成像物体无法绕轴旋转，应用受到极大的限制。2009年，德国Synview公司报道了一种基于连续太赫兹波的三维成像技术。该技术使用一个中心频率为300GHz的返波管作为太赫兹源，利用电学调制的方法测量不同反射波到达探测器所需的时间，计算待测物体离探测器的相对距离，实现对待测物体的三维重构。由于所使用的是单频长波长的太赫兹源，考虑到衍射极限的限制，该技术的最佳纵向分辨率为0.5mm，对于某些需要高精度测量的应用领域是不够的。 光学相干层析成像技术（Optical Coherent Tomography, OCT）是一种高分辨率光学无损成像技术，可以无损伤地探测样品结构及成分，可以实现二维或三维
MR成像技术模拟题及答案(1)
MR成像技术模拟题 1 核磁共振的物理现象是哪一年发现的( a ) A.1946年 B.1952年 C.1972 D.1977年 E. 1978年 2 第一幅人体头部MR图像是哪一年获取的( e ) A.1946年 B.1952年 C.1972年 D.1977年 E.1978年 3 下列哪一项不是MRI的优势( b ) A.不使用任何射线，避免了辐射损伤 B.对骨骼，钙化及胃肠道系统的显示效果 C.可以多方位直接成像 D.对颅颈交界区病变的显示能力 E.对软组织的显示能力 4 下列元素中哪个不能进行MR成像( c ) A.13C B.31P C.2H D.23Na E.19F 5 下列哪一项是正确的(d ) A.由于静磁场的作用，氢质子全部顺磁场排列 B.由于静磁场的作用，氢质子全部逆磁场排列 C.由于静磁场的作用，氢质子顺，逆磁场排列数目各半 D.顺磁场排列的质子是低能稳态质子 E.逆磁场排列的质子是高能稳态质子 6 下列哪一项是正确的( a ) A.逆磁场方向排列的质子是高能不稳态质子 B.顺磁场方向排列的质子是高能稳态质子 C.顺磁场方向排列的质子是高能不稳态质子 D.逆磁场方向排列的质子是低能稳态质子 E.逆磁场方向排列的质子是低能不稳态质子 7 下列等式中，哪一项是正确的(d ) A.1T(特斯拉)=10G(高斯) B.1T=102G C.1T=103G D.1T=104G E.1T=105G 8 在0.5Tesla的场强中，氢质子(1H)的共振频率约为( b) A.6.4MHz B.21.3MHz C.42.6MHz D.63.9MHz E.85.2MHz 9 横向弛豫是指( b) A.T1弛豫 B.自旋-自旋弛豫 C.自旋-晶格弛豫 D.氢质子顺磁场方向排列 E.氢质子逆磁场方向排列
网版激光直接成像工艺研究
网版激光直接成像工艺研究 摘要：网版是网印的基础，网版制作是网印的重要工序，没有精良的网版，其他条件再好，各个参数控制得再严格，也是徒劳的。因为“模子”不精良、有缺陷，印品上的图文质量是不可能超出“模子”的。LDS光刻机最新研发的制版产品，是基于数字微镜阵列（DMD）装置的激光直接成像设备；在图案形成过程中，是通过计算机将图形转换成机器数据，并传输到数字微镜阵列（DMD），然后直接将图形投影到感光材料上，从而完成曝光。LDS直接在传统的丝网表面进行高精度曝光，可以节约底片光绘成本、提高效率。本文着重从其制作工艺原理、成本方面进行阐述。 关键词：网版、网印、精度、成本 Abstract：products, is based on digital micromirror device (DMD) array of laser direct imaging equipment;In the process of pattern formation, is through the computer converts graphic machine data, and transferred to the digital micromirror array (DMD), and then directly to the graphics projected onto a photosensitive material, so as to complete exposure.Typical vmlinux.lds directly on the surface of the screen that traditional exposure to high precision, can save the film light painting cost and improve efficiency.In this paper from the aspects of its production process, cost. Key words：Screen, screen printing, precision and cost 1.前言 直接成像制版是将感光胶或感光膜片直接涂布(贴附)在经过网前处理的网版印刷面，干燥后网框直接放入晒版机，进行感光成像反应，经显影即得到网版。PCB行业标准针对网版质量的验收标准有明确定义，如：网版张力＞15N/cm，网版平整度RZ＜5um等。 1.1.术语定义 1.1.1丝网印刷：利用丝网印版图文部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透墨的基本原理进行印刷方式，以下简称“丝印”。 1.1.2丝网：是印刷中常用的丝网有绢网、尼龙丝网、涤纶丝网、不锈钢丝网。 1.1.3 网框：网框使用的材料主要有木料、中空铝型材、铸铝成型框、钢材等几种材料。最常用的则是铝型材制作的网框。 1.1.4感光胶:感光胶有重铬酸盐系,重氮盐系、铁盐系。感光光谱范围在340～440nm,显影性能好,分辩力高,稳定性好,便于贮存,且经济卫生,无毒无公害。印刷对感光材料的要求是:感光材料形成的版膜适应不同种类油墨的性能要求。具有相当的耐印力,能承受刮墨板相当次数的刮压,与丝网的结合力好,印刷时不产生脱膜故障;易剥离,利于丝网版材的再生利用。 2.工艺流程 2.1原流程： 2.2LDS流程：
激光雷达测量系统介绍
激光雷达测量系统介绍 数据事业部李谨Lidar (Light Detecting And Ranging)技术是一种利用光束来探测物体和测定距离的高科技集成系统，代表着当前数码测绘技术的前沿。机载GPS提供Lidar系统的空间位置，惯性测量系统提供Lidar激光的方向，激光系统提供激光脉冲，计算机系统提供高速、大规模数据存储空间与处理能力。近年来，国内外学者对于lidar的应用做了大量的研究。其主要研究集中在lidar数据的矫正和匹配问题、基于近距离小功率lidar测距器的目标的表面重建研究，以及基于正射影像或遥感影像的房屋建模研究等等。 一．Lidar技术产生背景 激光是60年代发展起来的一门崭新的学科。40年来，经过基础理论和应用技术研究，目前已经进入全面发展和应用阶段。激光技术的发展和应用不仅使古老的光学技术别开生面，而且广泛渗透到各个学科。它已成为科学技术领域中强有力的研究工具和行之有效的手段，带动和促进了科学技术的发展。 利用激光作为遥感设备，可追溯到30多年以前。从20世纪60年代到70年代这段时期,人们进行了多项试验,结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力,其中包括激光测月和卫星激光测距。美国早在20世纪70年代阿波罗登月计划中就应用了激光测高技术。20世纪80年代末,以机载激光扫描测高技术为代表的空间，对地观测技术在多等级三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破。随着相关技术的发展和社会需求的不断扩大,机载激光扫描测高技术的发展日新月异。机载激光扫描测高系统能够快速获取精确的高分辨率数字地面模型，以及地面物体的三维坐标，进而获取地表物体的垂直结构形态。同时，配合地物的视频或红外成像结果,增强了对地物的认识和识别能力,在摄影测量与遥感及测绘等领域具有广阔的发展前景和应用需求。机载激光扫描测高技术的发展，为获取高时空分辨率的地球空间信息，提供了一种全新的技术手段。使人们从传统的人工单点数据获取，变为连续自动数据获取,提高了观测的精度和速度，使数据的获取和处理逐渐向智能化、自动化方向发展。二．Lidar技术的发展与现状 20世纪80年代,激光测量得到了迅速发展,包括当时美国NASA研制的大气海洋LIDAR系 统以及机载地形测量设备等机载系统。但机载、空载激光扫描测高技术直到最近十几年才取得重大进展,研制出精确可靠的激光测高传感器,包括航天飞机激光测高仪、火星观测激光测高仪，以及月球观测激光测高仪。利用它们可获取地球表面、火星表面及月球表面的高分辨