在目前的ICF(惯性约束聚变)打靶中,驱动源束进入黑腔靶的腔内,聚变靶丸置于黑腔的中央,驱动源束辐照黑腔的内壁,驱动中心的靶丸内爆.为保证激光束正确地入射到黑腔的内部,要求分别调整激光束入射点和靶内孔中心到同一个基准点处,同时调整靶的姿态以适应光束入射的要求,调整光束入射点和调整靶这两个过程分别称为靶瞄准和靶定位.目前神光Ⅱ装置靶定位的实现还是通过人眼判断,人为进行调整的,这样必然造成调整精度低、调整时间长,这些都将影响到最终的整体实验.基于上述问题,该文对靶定位的自动化实现进行了系统的研究,提出了采用数字图像处理技术实现靶自动定位的方案,并对此进行了实验验证.同时对于图像采集单元中图像质量的改善进行了较为全面的研究,得出了一些重要的结论和指导性的建议.这些都将有效的促进神光Ⅱ以及将要建成的神光Ⅲ靶定位自动控制工作的顺利进行.一、针对神光Ⅱ装置靶定位的实际情况,提出了采用数字图像处理技术实现靶定位的闭环自控,及使用逐步逼近的方法确保定位精度的方案.1.提出利用数字图像处理技术及逐步逼近的方法实现靶自动定位并从实验上对该方案进行了验证.利用神光Ⅱ靶定位装置中三台靶位CCD监视仪从三个方向对靶成像,并通过CCD和图像采集卡将图像存储到计算机中,再采用数字图像处理技术对采集到的图像进行处理和分析,分别提取出各方向上靶孔中心的数据,通过三个方向孔中心的数据进行耦合计算可确定靶的空间位置和姿态,将之与基准位置比较,确定要进行调整的偏移量和旋转量,再由控制系统驱动电机使靶移动至三台监视仪轴线交点所确定的基准区域内,这就是采用数字图像处理技术实现靶自动定位的方案.逐步逼近法就是实时提取靶图像,在靶移动完毕后,再提取靶所在位置的相应坐标,反馈给控制系统进行修正,如此反复直到最终靶位置满足定位要求.这样,在靶定位的过程存在的许多不利因素,如定位系统的机械分辨率、靶定位器的稳定性、监视系统的稳定性等,都可得到有效地弱化.我们对球靶采取上述方案进行了联机调试实验,实验的结果表明,在图像保证一定质量的情况下,采用该方案进行调整的复位精度是完全能够满足神光Ⅱ装置靶定位的精度要求的.2.完成了靶定位软件的编制和完善.针对提出的利用数字图像处理技术实现靶自动定位的方案,编制了相应的软件系统.该软件包括了靶图像的提取、图像的处理以及驱动控制系统三个方面,是进行联机调试实验和靶定位的一个重要的工具.二、对成像系统和照明系统对靶图像像质影响进行了系统的研究,提出了一些重要的和指导性的观点.1.研究了成像系统对于图像分辨率的影响.分辨率是像质评价一个很重要的方面,同时它也影响到最终的定位精度,由于部分相干光成像是一个较普遍的成像方式,基于此,我们从两点分辨率出发,研究了通过改变成像系统光瞳函数来改善分辨率的方法,得到并通过实验验证了一些重要的结论:通过改变成像系统光瞳函数如采用环状光瞳、方形光瞳和四级相干光瞳都可以有效的改善成像分辨率,同时成像分辨率随环状光瞳中心遮挡系数的增大而提高,即对环状光瞳来说,中心被遮挡的越大,其分辨率越好.2.研究了照明系统对靶图像分辨率和图像边缘锐度的影响.以目前靶场实际的情况看,照明是阻碍靶图像提取的一个关键的因素,目前的靶图像局部反光严重、边缘模糊,须从照明的角度加以解决.我们从照明对于分辨率和直边像锐度的影响进行了系统的理论研究,研究表明通过改变照明光源的形状如采用环状照明、四级离轴照明都可以有效的改善图像的分辨率.而图像边缘的锐度随相干参数的增大而减小,对于环状照明来说,中心遮挡系数对边缘锐度的影响很微小.从照明对于分辨率和边缘锐度的影响综合考虑,即要求既要保证分辨率的有效提高,又要尽量增大边缘锐度,这样我们可根据研究结果对照明和成像系统进行优化和改善以提取到便于处理的靶图像.