简易激光扫描成像系统

扫描成像跟踪激光雷达屈恒阔;张清源;阮友田【摘要】设计了一种基于激光图像跟踪的激光雷达系统来实现目标的跟踪测量。

该系统通过激光光束二维扫描,形成包含距离和角度信息的三维图像,由测量视场内运动目标的几何中心与视场中心的角度偏差获得脱靶量,利用脱靶量驱动伺服机构使目标几何中心处于雷达扫描视场中心,从而实现目标的实时跟踪,并输出目标距离和角度信息。

实测结果表明：采用设计的激光雷达系统对距离900 m的目标进行测量,测距精度优于0.25 m,角跟踪精度优于0.07°,角跟踪能力优于1.2（°）/s,实现了快速捕获目标、高精度跟踪测量和系统小型化等既定目标。

%In order to realize tracking and measurement for targets,a laser radar system based on image tracking is designed.The system produces a three dimension image with distance and angle information by a two dimension mechanically scanning of laser beam.It uses the miss distance,difference of azimuth and the pitch between the center of moving target and the field of view of scanning to drive the servo mechanism to keep the target in the center of sight to track the target in real time.At the same time,the valuable information of distance and angle is exported.Through a series of experiments on the system,it shows that for the target at the distance of 900 m,the accuracies of distance measuring and angle tracking are better than 0.25 m and 0.07°,respectively,and the ability of tracking is better than 1.2（°）/s.The system achieves the system miniaturization,fast acquisition targets,high accuracy measurement and tracking.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2012(005)003【总页数】6页(P242-247)【关键词】激光雷达;扫描成像;自主跟踪;图像处理【作者】屈恒阔;张清源;阮友田【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047【正文语种】中文【中图分类】TN958.981 引言激光雷达从功能上可分为激光测角和跟踪激光雷达、扫描成像跟踪激光雷达。

Zeiss 激光扫描共聚焦显微镜操作手册目录：1 系统的组成系统组成及光路示意图实物照片说明2 系统的使用开机顺序软件的快速使用说明显微镜的触摸屏控制关机顺序3 系统的维护1 系统的组成激光扫描共聚焦显微镜系统主要由：电动荧光显微镜、扫描检测单元、激光器、电脑工作站及各相关附件组成;系统组成及光路示意图：电脑工作站激光器电动荧光显微镜扫描检测单元实物照片说明：电动荧光显微镜扫描检测单元CO2 培养系统控制器激光器电脑工作站2 系统的使用开机顺序1打开稳压电源绿色按钮等待2 分钟电压稳定后,再开其它开关2主开关MAIN SWITCH “ON”电脑系统SYSTEMS/PC “ON”扫描硬件系统COMPONENTS “ON”3打开电动显微镜开关打开荧光灯开关注：具有5 档光强调节旋钮4Ar 离子激光器主开关“ON”顺时针旋转钥匙至“—”预热等待约15分钟,将激光器扳钮由“Standby”扳至“Laser run”状态,即可正常使用5打开电脑开关,进入操作系统注：键盘上也具有电脑开关软件的快速使用说明1电脑开机进入操作系统界面后,双击桌面共聚焦软件ZEN 图标2进入ZEN 界面,弹出对话框：“Start System”——初始化整个系统,用于激光扫描取图、分析等;“Image Processing”——不启动共聚焦扫描硬件,用于已存图像数据的处理、分析;3软件界面：1 功能界面切换：扫描取图Acquisition、图像处理Processing、维护Maintain注：Maintain仅供Zeiss专业工程师使用2 动作按钮；3 工具组多维扫描控制；4 工具详细界面；5 状态栏；6 视窗切换按钮；7 图像切换按钮；8 图像浏览/预扫描窗口；9 文档浏览/处理区域；10 视窗中图像处理模块动作按钮：Single ——扫描单张图片、并在图像预览窗口显示;Start ——开始扫描单张图片或一个实验流程1组图片,如XYZ、XYT 等;Stop ——暂停/结束扫描;New ——建立一个新图像扫描窗口/文档;激光连接状况检查眼睛观察/相机/共聚焦LSM 光路切换ZEN软件界面右上角：Ocular ——通过观察筒用眼睛观察;激光安全保护装置自动阻断激光、保护眼睛; Camera ——光路切换至相机;LSM ——共聚焦扫描成像光路;显微镜设置：“Ocular”——>“Light Path”——>点击物镜图标,选择物镜——>样品聚焦;透射光控制Transmitted Light Control反射光光闸控制Reflected Light Shutter荧光激发块选择Reflector共聚焦LSM 扫描设置点击“LSM”ZEN软件界面右上角,系统切换至共聚焦扫描光路：光路设置：Smart Setup ——自动预设光路选取“荧光探针”、“颜色”、扫描方法,应用“Apply”;注：Fastest 为最快速扫描,多条激光谱线同时扫描;Best signal 为最佳信号扫描,多条激光谱线顺序扫描;Best compromise 为兼顾速度与信号的折中式扫描;扫描图像参数设置：每个通道的精细调节：包括：1Pinhole的调节一般设为1AU;该值越大,则信号越强,但共聚焦图像效果会降低;原则上, 在保证图像质量的前提下,该值越接近于1AU 越好；2Master Gain的调节增大则信号和噪音都增强,减小则信号和噪音均减小;原则上,在保证图像质量的前提下,Gain值越小越好；3Digital Offset的调节可扣除背景噪音,但标本信号也有一定程度的扣除;原则上,在保证图像质量的前提下,Digital Offset值越接近于0越好；4Digital Gain的调节增大则信号和噪音都增强,减小则信号和噪音均减小;原则上,在保证图像质量的前提下,Gain值越接近于~越好；5另外,对于每个通道,需要灵活调节激光的强度激光强度越高,则信号越强,但噪音也相应增强,同时标本更容易被漂白或淬灭;原则上,在保证图像质量的前提下,激光强度越低越好; 选择可连续扫描、一边预览图像效果、一边精细调节各个通道的扫描参数;如果预览图像的效果可以,则先“Stop” ,再点击“Single” 或“Start”即可完成图像的扫描;图像的保存：三种方法：1“File”菜单下,“Save”或者“Save AS”;2点击右下角按钮;3点击工具栏按钮;如图所示另外,通过“File”菜单下的“Export”,也可将图像以其它格式输出;显微镜的触摸屏控制显微镜可由TFT 液晶触摸屏进行控制：由触摸屏“Home/主页”进入“Control/显微镜控制”界面,触摸屏常用控制界面：TFT触摸屏控制直观、便捷;Objectives物镜控制TL透射光光闸RL反射光光闸Reflector荧光激发块控制荧光观察时,需要选择相应的荧光激发块或者激发波长、发射波长相近的荧光激发块Light path光路设置触摸控制,可将光路切换至“Eyepiece”目镜观察筒,或者将光路切换至左侧共聚焦光路“Sideport L”,或者将光路切换至前侧“Frontport”相机;关机顺序：1关闭软件：主菜单“File”——>“Exit”,退出共聚焦软件ZEN;2关闭主电脑操作系统、显示器电源;3关闭荧光灯电源;4关闭电动显微镜电源;5关闭Ar 激光器：先将扳钮从“Laser run” 扳到“Standby” 状态；再将钥匙逆时针从“—”旋转到“O”状态；等待约8-10分钟、激光器风扇停止转动后切记,将主开关按钮按到“OFF”;6扫描硬件系统COMPONENTS “OFF”电脑系统SYSTEMS/PC “OFF”主开关MAIN SWITCH “OFF”7等灯箱充分冷却后,再放防尘罩;8如果系统长时间超过5个小时不使用,则关闭稳压电源;3 系统的维护主要注意事项如下：1打开稳压电源时,应等待2 分钟电压稳定后,再开其它开关;2严格遵守激光器的开、关流程详见“、开/关机顺序”;3如果使用过油镜,或者物镜表面较脏,则需用擦镜纸擦干净物镜的前表面清洁液使用无水乙醇和无水乙醚的混合液,混合比例：无水乙醇30%、无水乙醚70%;4不使用荧光时,不打开荧光灯;避免频繁开/关荧光灯;5必须等灯箱充分冷却后,再小心地盖上防尘罩;6显微镜可由TFT触摸屏控制,使用触摸屏时注意：①手指保持清洁、干燥状态,并且为了保证他人使用安全,触摸时严禁配戴有可能接触污染物或危险样品的手套；②触摸屏已足够灵敏,不要大力按压触摸屏；③不要旋转、插拔触摸屏;7刻录图像数据资料：应使用刻录光驱刻录,实验前应准备好刻录光盘; 切记：为了防止计算机病毒,严禁在共聚焦电脑上使用U盘、硬动硬盘或者上网8未经授权,严禁自行安装任何软件9实验室温度应保持在22℃±2℃,湿度40%-60%;10避免空调直接对着显微镜吹风;11整个实验过程应注意保持显微镜周围环境清洁;。

【激光打印机使用工作原理和一般故障检修】【激光打印机工作原理】激光打印机以其打印速度快，打印品质高的优点，在人们的日常工作中越来越受到青睐。

但了解其工作原理的人并不多。

本文根据激光打印机的工作特点，浅淡激光打印机工作原理。

激光打印机一般分成6大系统： 1、Power System(供电系统) 2、DC controller System(直流控制系统) 3、Formatter System(接口系统) 4、Laser/Scanner System(激光扫描系统) 5、Image Formation System (成像系统) 6、Pick-up/Feed System(搓纸系统)。

下面将对这6大系统分别进行阐述。

一、Power System（供电系统）供电系统作用于其它5个系统，根据需要，输入的交流电被调控为高压、低压、直流电。

高压电一般作用于成像系统，许多型号的打印机都单独的高压板，像HP4、HP4V、方正文杰作280、ＸeroxP8E、Canon BX/BX2等。

但随着集成化的增、高，很多打印机的高压板、电源板以及DC控制板被集成在一起。

像HP5L/6L，HP4L/4P、HP5P/6P、HP4000、HP5000等。

低压电主要用来驱动各个引擎马达，其电压根据需要而定，像HP5L/6L主要有5V、12V电压，而HP5000主要有3.4\/、5V、24V电压。

直流电主要用来驱动DC板上的各种型号的传感器、控制芯片以及CPU等。

二、DC Controller System（直流控制系统）直流控制系统主要用来协调和控制打印机的各系统之间的工作：从接口系统接收数据，驱动控制激光扫描单元、测试传感器、控制交直流电的分布，过压/欠流保护、节能模式、控制高压电的分布等。

其电路构成比其它5 个系统都复杂，涉及到电路的一些专业知识，像放大电路、反馈电路、整流电路等，是维修的一个难关。

三、Formatter System（接口系统）接口系统是打印机和计算机连接的桥梁，它负责把计算机传递过来的一定格式的数据翻译成DC板能处理的格式，并传递给DC板。

丝网印刷直接制版（CTS）激光成像技术及设备激光技术介绍激光技术（见图1）的输出方式是由激光头产生光柱并进行曝光，曝光过程中把网版直接当作胶片。

激光曝光与喷墨制版的区别是激光成像使用激光而非油墨，从材料而言，即便宜又环保。

但激光曝光系统有一问题是需要专用感光胶，因为激光曝光的波段只有较窄的几个毫微米，曝光范围小，与感光范围在360nm～420mm内的传统感光胶的不匹配，所以只能使用专用感光胶。

这种系统在间接制网印版的工艺方面用的较多。

图2是激光曝光成像的主要技术环节。

图1 激光成像系统文 杨芳图2 Screen Setter成像系统（注：Reflector：反射镜；UV-lamp：UV灯；optical lens：光学镜头；DMD：数字微镜设备；Lens：镜头；stencil：网版。

）在激光成像制版中，也有人提出在非图文部分直接喷射感光胶再固化的方法，理由是这样就不需显影处理。

但是考虑到感光胶粘度、流动性、丝网网孔大小不同等因素，这种方法在实际操作中实用性不高，所以较少人去研究这种方法。

激光曝光系统除了CTS系统有的优点外，它的缺点就是对感光胶的使用要求比较严格。

这种技术最适用于每天重复使用同一种油墨在同一种介质上印刷的工作者。

Stencil Writer系统Stencil Writer系统由Berg Engneering公司生产，在1997年投入使用，它的应用主要集中于工业精细印刷和商业印刷。

此系统采用氩激光直接曝光成像，用于间接的丝印制版工艺（即先在感光片上形成镂空的图像，然后进行贴网的制版工艺）。

该系统配备了一款名为“Custom dot”的软件，能影印高质量、连续调的图像。

系统允许接受PC格式、MAC格式和Postscript level格式文件。

系统可达分辨率和速度分别为1270dpi和50%网点覆盖率10min 制1m2。

瑞士Safer公司提供的Safer LDS由于使用材料的恒定性，这种系统最受DVD 以及CD制造商的欢迎。

多功能成像系统原理
多功能成像系统是指能够同时或连续进行多种成像方式的系统。

其原理可以简单描述如下：
1. 多种成像方式的选择：多功能成像系统通常内置了多种成像器件或模块，例如光学镜头、红外相机、激光扫描仪等。

用户可以根据需要选择相应的成像方式。

2. 成像信号采集：根据选择的成像方式，系统会根据设定的参数和设置，对目标进行成像信号的采集。

不同的成像方式有不同的信号采集方法，例如光学镜头采用光学传感器，红外相机采用红外传感器。

3. 信号处理和转换：采集到的成像信号首先需要进行处理和转换，以满足用户的需求。

这个过程可以包括图像增强、滤波、去噪等处理，以及信号的转换和压缩等。

4. 数据融合和显示：多功能成像系统通常会支持多种数据融合技术，将不同成像方式获得的数据进行合并和配准。

融合后的数据可以呈现在显示屏上，供用户观看和分析。

同时，系统也可以将成像数据输出到其他设备进行后续处理或存储。

总的来说，多功能成像系统的原理就是通过选择不同的成像方式、采集成像信号、进行信号处理和转换、并最终将处理后的数据融合和显示出来，以提供多样化的成像功能和更全面的信
息。

这个系统可以应用于很多领域，如医学影像、安全监控、环境检测等。

医学成像系统——CR与DR成像系统【摘要】：科学技术的进步让医学成像系统飞速发展，作为医学成像系统代表的CR和DR成像系统已经被越来越广泛的应用。

在应用过程中，我们应当了解所应用的设备的原理、特点以及同类设备的区别。

所以，此文主要是简述CR和DR成像系统的对比与评价。

【关键词】：IP板图像后处理（post-processing）PACS系统 AD和DA转换空间分辨率现今，医学成像系统中CR和DR成像系统被普遍应用，借助这些系统，能为医生做出确切诊断，提供愈来愈详细和精确的信息。

1．医学成像系统就CR和DR成像系统而言，首先，我们应该知道他们在医学应用方面属于医学成像系统。

那么，什么是医学成像系统？它的用处是什么？医学成像系统就是借助于某种能量与生物体的相互作用，提取生物体内组织或器官的形态、结构以及某些生理功能的信息，为生物组织研究和临床诊断提供影像信息。

从而为病人的诊断和治疗提供研究资料。

下面，我们就应详细了解和对比CR和DR成像系统2．CR成像系统2．1概念[1]错误！未指定书签。

CR成像系统又称计算机摄片系统，(英文Computed Radiography,简称CR) 它是利用现有的普通X光机设备，通过可处理影像IP板和阅读器，将普通X光模拟影像资料数字化并传入工作站，然后可以进行加工处理并共享于医院的PACS系统即医学影像传输与存储系统。

2. 2技术特点CR系统在现有X射线发生装置的基础上采用IP板取代暗盒胶片进行成像,从而将模拟图像转换成数字图像。

我们知道模拟胶片图像一旦成像后是无法改变其参数的，而在数字图像后处理中,医生可以根据临床需要调整图像,直至获得合适的图像对比度和清晰度。

此外，采用数字化成像后，可以通过硬盘或光盘刻录等数字存储方式将图像存储归档，这样既可节省图像存储管理的成本和空间，也提高了图像归档、检索的效率。

CR系统在处理图片的速度和图片的清晰度方面有独到之处。

速度方面，它处理图像的速度达到35秒/块，而且有四个槽可同时进行读片，也就是说，它总的速度可达到436张/小时。

激光打印机的成像原理激光打印机是精密的机械系统，它利用光、电、热的物理、化学原理通过相互作用输出文字或图像，这些复杂的过程都由一个电子控制系统来实现，称为电子显像系统。

'静电成像'的理论是美国人卡尔逊首先提出的，因此也称为卡尔逊法，或称为放电成像法。

基本过程可分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电 7 个步骤，其中 5 个步骤是围绕电子显像系统进行的。

由于电子显像系统所采用显影剂的不同(磁性显影剂和非磁性显影剂)，我们就大致可以把电子显像系统分为磁性显影和非磁性显影电子显像系统两种。

一．磁性显影电子显像系统工作原理惠普、佳能系列黑白激光打印机大多采用了磁性显影方式。

该方式下的显影碳粉的提供主要由固定不动的磁芯和包在其外的磁辊套筒来提供。

下面进行具体说明，粉盒示意图如下。

1. 充电即是对感光鼓进行充电，对感光鼓表面施加一层均匀的负电荷，使得感光鼓表面产生一个均匀的负电势层并维持这个常数电势。

感光鼓表面光导体材料在不见光的情况下为绝缘体，呈中性状态，不带有任何电荷。

要实现在光导体表面的'静电潜像'，首先必须要在光导体表面进行充电，使之带电。

激光打印机对感光鼓充电的方法，因机型不同而采用的具体充电方法也有不同。

早期生产的激光打印机采用电极丝及栅网复合结构充电的较多。

当高压发生器送到电极丝一个高压电后，电极丝与栅网之间形成一个强电场，并释放出电晕。

使电极丝与感光鼓之间的空气发生电离，空气离子向感光鼓表面迁移，使感光鼓表面充满电荷。

这种方法能使感光鼓表面荷电均匀，但同时也产生大量的负离子(臭氧)。

臭氧聚集到一定量时，对人体是有害的。

现代生产的激光打印机大部分都采用充电辊充电，由于采用接触式充电方式，不需要很高的充电电压，且没有臭氧产生，但由于电离尘的积存，增加了对感光鼓的磨损，也会有充电不均匀的现象。

二者示意图如下2．扫描曝光就像我们用笔在纸上写字一样，扫描曝光的工具是用激光束在感光鼓上进行“书写”曝光，这幅文字或图像是不可见的，这就是我们所说的“静电潜像”。

水下激光成像技术5 水下激光成像技术本文主要介绍了近年发展起来的三种主要的激光水下成像方法，即常规水下激光成像、高分辨率水下激光三维成像和偏振激光成像，分析了它们各自的工作原理、特点以及各自的发展状况。

水下成像技术在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。

与我们平常所见空气中成像技术不同，水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减，因此直接将摄像机运用到水中，由于强散射效应，图像的噪声很大，且距离有限。

激光器的运用从某种程度解决了成像的距离问题，在过去的几年中，成像距离和图像质量得到了很大程度的提高，这些进步都是因为采用了非传统成像技术和激光技术。

本文对主要的几种水下成像技术进行了分析，讨论了它们各自的技术原理和发展动态。

5.1工作原理由上所述，与大气成像技术相比，水下成像技术的重点是要减小水这一特定介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对成像质量的限制。

目前已经有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点见表1。

表1 主要水下成像技术的工作原理比较5.1.1常规激光水下成像技术常规水下成像技术包括激光扫描水下成像和距离选通激光水下成像。

其中激光扫描水下成像是利用水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。

该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。

如图1，在这种系统中，探测器与激光束分开放置，激光发射器使用的是窄光束的连续激光器，同时使用窄视场角的接收器，两个视场间只有很小的重叠部分，从而减小探测器所接收到的散射光。

利用同步扫描技术，逐个像素点探测来重建图像。

因此这种技术主要依靠高灵敏度探测器在窄小的视场内跟踪和接收目标信息，从而大大减小了后向散射光对成像的影响，进而提高了系统信噪比和作用距离。

距离选通成像系统采用一个脉冲激光器，具有选通功能的像增强型CCD成像期间，通过对接收器口径进行选通来减小从目标返回到探测器的激光后向散射。

非线性光学成像技术在生物医学领域中的应用一、引言随着人类生活水平的不断提高，越来越多的生物医学问题需要解决。

其中有许多问题都需要用到高精度的成像技术来进行研究。

非线性光学成像技术就是其中一种高精度的成像技术。

随着非线性光学成像技术在生物医学领域中的应用愈发广泛，对于我们了解和掌握这种成像技术的原理和特点，也就显得格外重要。

二、非线性光学成像技术的原理1. 激光扫描成像激光扫描成像利用的是高精度的激光扫描系统，能够实现亚细胞水平的成像效果。

激光扫描成像将激光束聚焦到样本上并进行扫描，然后通过检测样品发出的荧光信号来获取样品的图像。

这种成像技术可以将样品不同深度地内部结构成像，而且成像深度远远大于传统的显微镜观察深度，因此成像效果相对更加清晰。

2. 二次非线性光学成像二次非线性光学成像是利用非线性效应来进行成像的一种技术。

它通过在样品中注入激光束，再利用样品中的非线性效应，从而将激光束转变为二次谐波信号，进而获得样品的图像。

这种成像技术具有很高的分辨率，能够在不损伤样品的情况下实现高清晰度的成像效果。

三、非线性光学成像技术在生物医学领域中的应用1. 结构成像非线性光学成像技术在生物医学领域中的主要应用之一就是进行亚细胞水平的结构成像。

通过激光扫描成像技术和二次非线性光学成像技术，可以将生物细胞和组织结构成像，探究不同生物体内部的结构和组织之间的互动关系，这对于深入了解生物体内部结构和其生理/病理状态的变化以及发现疾病的原因和治疗方法具有重要意义。

2. 分子成像非线性光学成像技术还可以应用于分子成像。

通过加入荧光探针或标记，这种成像技术能够追踪单个分子的行为，探究分子在生物系统中的分布和动力学特点。

此技术在生物医学领域的应用例子很多，例如是追踪药物在体内的运输情况，还能够探索蛋白质、核酸和细胞膜等生物大分子之间的相互作用。

3. 代谢调查非线性光学成像技术还可以应用于代谢调查。

生物组织中的荧光物质在受到激发后会放出荧光。