摘要：

在現(xiàn)代天文觀測領(lǐng)域,科學(xué)級相機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代光學(xué)望遠(yuǎn)鏡必不可少的終端儀器.隨著天文望遠(yuǎn)鏡口徑越來越大,相機(jī)的規(guī)模也越來越大,從小靶面單片CCD或CMOS芯片到大靶面拼接式的科學(xué)級相機(jī),整個望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)自動化程度越來越高,對相機(jī)成像控制的要求也越來越高.相機(jī)成像軟件完成對相機(jī)成像配置和操控,需要具有良好的魯棒性和可擴(kuò)展的架構(gòu),并且能夠支持遠(yuǎn)程控制.針對以上需求,本論文在實驗室研發(fā)的多款CCD,CMOS相機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了一套相機(jī)成像軟件,并很好的集成到望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)以及科學(xué)級CCD控制器自動化測試系統(tǒng)中.論文首先介紹了天文成像系統(tǒng)的基本概念和望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,在結(jié)合國內(nèi)外相機(jī)成像軟件現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析了成像軟件的需求.相機(jī)成像軟件需要具備易用性,魯棒性,兼容性,擴(kuò)展性以及跨平臺特性,支持遠(yuǎn)程控制以便被方便集成到天文望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)以及科學(xué)級相機(jī)的自動化測試系統(tǒng)之中.相機(jī)成像軟件進(jìn)行了層次化設(shè)計以方便用戶集成和使用,包括給用戶二次開發(fā)使用的成像SDK和供用戶直接使用的成像應(yīng)用程序兩部分,成像SDK提供了操作相機(jī)的基礎(chǔ)功能的API,應(yīng)用程序則基于SDK完成了面向用戶操作的功能.在對科學(xué)級相機(jī)硬件進(jìn)行介紹后,本論文分析并給出了成像SDK的功能要求.成像SDK與相機(jī)通過USB批量傳輸模式進(jìn)行可靠通信,在協(xié)議層面設(shè)計了一套嚴(yán)格的功能指令格式來提供相機(jī)和上位機(jī)電腦的通信,完成指令的收發(fā)與圖像數(shù)據(jù)的傳輸.為了能夠兼容不同型號相機(jī)的功能差異,成像SDK采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想,將相機(jī)抽象為多個類,利用類之間的繼承,多態(tài)特性,保證了相機(jī)成像軟件的兼容性與擴(kuò)展性.成像SDK采用CMake進(jìn)行構(gòu)建管理,實現(xiàn)了自動化文檔發(fā)布與單元測試.通過對成像SDK進(jìn)行充分的性能測試,可以證明其滿足高性能,高可靠性的要求.相機(jī)成像軟件的成像應(yīng)用程序包括基于WPF的Windows應(yīng)用程序和基于AreaDetector的Linux應(yīng)用程序.本論文在Windows操作系統(tǒng)上實現(xiàn)了強(qiáng)大的圖形界面,集成了圖像處理的功能,能夠?qū)ITS圖像進(jìn)行分析處理.Linux應(yīng)用程序提供了基于AreaDetector的遠(yuǎn)程控制功能,能很方便地集成進(jìn)天文望遠(yuǎn)鏡觀測和控制系統(tǒng).基于量子通信實驗望遠(yuǎn)鏡的導(dǎo)星系統(tǒng)的需求,本論文同時采用RTS2與AreaDetector相結(jié)合的方式實現(xiàn)此望遠(yuǎn)鏡天文成像系統(tǒng)的導(dǎo)星控制,在觀測現(xiàn)場的實際測試中有效補(bǔ)充望遠(yuǎn)鏡的跟蹤精度,證明了相機(jī)成像軟件的可靠性.針對科學(xué)級相機(jī)CCD控制器自動化測試的需求,基于相機(jī)成像軟件設(shè)計了CCD控制器自動化測試軟件,在嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)了基于Qt的CCD控制器自動化測試軟件.測試軟件包括三部分:Qt客戶端,基于AreaDetector的相機(jī)成像軟件以及CCD控制器測試SDK,其中Qt客戶端用于繪制用戶界面和控制測試流程.通過CCD控制器測試SDK與AreaDetector成像軟件的配合,完成對CCD控制器的各部分功能及性能的自動化測試.本文的主要工作如下:1.設(shè)計了相機(jī)成像軟件的構(gòu)架,適配各種型號的科學(xué)級相機(jī),具有良好的兼容性與擴(kuò)展性;2.完成了針對相機(jī)成像SDK的性能測試,在傳輸速率測試,資源占用測試和穩(wěn)定性測試中均有良好的表現(xiàn);完成了 Windows系統(tǒng)下的相機(jī)成像軟件,添加了 FITS圖像的分析處理功能;3.完成了基于AreaDetector的相機(jī)成像軟件,并結(jié)合RTS2設(shè)計實現(xiàn)了量子通信實驗望遠(yuǎn)鏡天文成像系統(tǒng)的導(dǎo)星系統(tǒng),在現(xiàn)場的測試中性能滿足科學(xué)觀測的需求;4.設(shè)計了CCD控制器自動化測試軟件的整體架構(gòu),在嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)了CCD控制器自動化測試軟件的測試SDK,基于Qt的測試客戶端程序.

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的相机稳定性测试软件,用于天文观测的科学级相机成像和测试软件的研究的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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