1 北京电子工程总体研究所，北京 100854
2 北京遥感设备研究所，北京 100854
带摆镜的像方扫描光学系统通常只在一维方向扫描成像，当摆镜在二维方向摆扫成像时，摆镜方位俯仰耦合运动带来的对光轴指向、光斑尺寸、成像性能等影响不能忽略。分析了不同的摆镜扫描光学系统的基本形式，并对像方摆镜扫描光学系统二维摆扫带来的影响进行了分析。对内轴为方位、外轴为俯仰的像方摆镜在不同的二维摆扫角度下的入射光轴指向和窗口处光斑尺寸进行了理论计算，提出了二维像方摆镜扫描光学系统设计与分析方法。利用Zemax建立了二维像方摆镜扫描光学系统模型，仿真分析了不同方位俯仰摆扫角度下的成像性能、光轴指向以及窗口挡光情况。在不同方位俯仰角度下，光学系统在17 lp/mm处MTF均大于0.4，窗口极限挡光小于21.4%。
红外 像方扫描 二维摆镜 光学系统 infrared image space scanning two-dimension tilt mirror optical system 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210407
1 1. 南京大学 物理学院, 南京 210093
2 2. 南京东焱氢能源科技有限公司, 南京 211100
3 3. 南京大学 固体微结构物理国家重点实验室, 南京 210093
研制高活性的电催化剂是实现质子交换膜燃料电池的商业化应用必须解决的关键技术之一。本研究以三乙胺为碱性络合剂、硼氢化钠为还原剂, 采用液相合成法制备PtCo纳米合金电催化剂, 再通过高温热处理实现最佳电化学性能。采用各种表征方法对催化剂的微观结构及电化学性能进行测定, 探究硼氢化钠、三乙胺的添加量及高温热处理对催化剂电化学性能的影响。结果显示, 适量的硼氢化钠可提升催化剂的电化学活性面积, 三乙胺可以改变催化剂的质量活性, 高温热处理能有效提升催化剂的质量活性, 极大提升催化剂的氧还原反应(ORR)能力; 在同一测试体系下, 添加100 mg硼氢化钠及100 μL三乙胺在500 ℃高温热处理条件下制备的PtCo纳米合金电催化剂的质量活性达到133 mA/mgPt, 是田中贵金属工业株式会社(TKK)商用PtCo合金催化剂的3倍。
电催化剂 PtCo合金 高温热处理 氧还原反应 电化学活性面积 electrocatalyst platinum-cobalt alloy heat-treatment oxygen reduction reaction active specific surface area 
1 杭州电子科技大学自动化学院, 浙江 杭州 310018
2 金华市农业科学研究院, 浙江 金华 321017
3 杭州师范大学遥感与地球学院, 浙江 杭州 311121
随着人民生活水平的提高, 中草药的保健功能越来越得到大家的重视, 铁皮石斛是我国名贵中药材, 素有“救命仙草”之称。 尝试用叶绿素、 糖度和pH值作为铁皮石斛的品质指标, 选择安徽霍山、 浙江雁荡山和云南3个不同产地的铁皮石斛作为研究对象, 提取不同铁皮石斛的光谱数据和理化参数, 然后进行各品质指标的反演, 最终建立品质指标与光谱之间的相关模型, 并对模型的有效性进行分析。 实验中的研究对象是铁皮石斛的茎, 用ASD光谱仪得到三种铁皮石斛茎的光谱数据, 再把同一批样本研磨碎, 放入离心管中加入甲醇溶液密封, 并用锡箔纸包装处理制成相应的溶液, 采用分光光度计、 糖度计和pH计测量叶绿素含量、 糖度和pH值, 每个样本分别选取离心试管中的上层, 中层, 下层溶液检测糖度, 测量3次并取平均值, 以此结果作为对照组。 原始光谱数据通过小波变换去除噪声和降维, 将得到的能量系数(包括波段与尺度), 与铁皮石斛对照组的理化参数进行相关性分析, 选取决定系数中较高的能量系数作为小波特征, 用最小化二乘法对小波特征拟合。 用全部实验样本作为测试集, 随机选取70%作为验证集, 对于浙江雁荡山、 安徽霍山和云南三种不同品种铁皮石斛: 叶绿素含量反演模型的决定系数(R2)分别为0.819, 0.820和0.865, 均方根误差(RMSE)分别为为0.035, 0.013和0.017; 糖度反演模型的决定系数(R2)分别为0.756, 0.764和0.823, 均方根误差(RMSE)分别为0.025, 0.030和0.0368; pH值的反演模型决定系数(R2)分别为0.819, 0.820和0.865, 均方根误差(RMSE)分别为0.0345, 0.013和0.017。 从中可以发现, 三种不同铁皮石斛的品质反演模型和决定系数(R2)均大于0.80, 均方根误差(RMSE)小于0.10。 实验证明了铁皮石斛中叶绿素、 糖度和pH值的光谱特性对其进行品质评估的可行性。
铁皮石斛 品质 光谱特性 小波变换 快速无损检测 Dendrobium officinale Kimura et Migo Quality Spectral characteristics Wavelet transform Fast and nondestructive detection 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3276
1 西北工业大学 计算机学院，陕西 西安 710129
2 西北工业大学 精确制导与控制研究所，陕西 西安 710072
为了快速准确地估计直线运动模糊图像中的模糊参数，分析了直线运动模糊参数的长度和方向在频率域图像和倒谱图像中的表现形式，提出了一种基于主成分分析的运动模糊参数估计方法。首先，基于高斯建模对模糊图像中的倒谱图像进行二值化分割，得到倒谱图像中的亮线区域。然后，基于主成分分析提取亮线区域的主成分分量，主成分分量的方向即为模糊角度; 依据估计的模糊角度，计算模糊图像傅里叶频率域图像相应角度的Radon变换，进行滤波去“毛刺”处理。最后，通过计算极小值之间的间距，估计模糊长度。实验结果表明：估计的模糊角度和模糊长度平均误差分别为0.138 4°和0.273 9 pixel，在同精度条件下，速度是传统的Radon变换方法的10倍左右，表明该方法能快速、准确地估计直线运动模糊参数。
直线运动模糊 模糊参数估计 主成分分析 Radon变换 linear motion blur blur parameter estimation principal component analysis Radon transform 光学 精密工程
2013, 21(10): 2656
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室， 黑龙江， 哈尔滨 150081
太赫兹成像的优势在于能够穿透大多数非金属、非极性物质进行隐藏物的探测，而且不会对生物体造成伤害。其中太赫兹反射成像具有更为广泛的应用空间。由于对常见包装品和衣物的穿透能力在太赫兹反射成像系统的评估中十分重要，故利用CO2抽运太赫兹激光器所搭建的2.52 THz反射扫描成像系统对剃须刀、铅笔字、5角硬币、金属纪念币和星卡等多种物体进行了穿透力实验；以纸、纸质快递信封和实验服为遮挡物，进行了成像对比分析。实验结果表明，该成像装置可以穿透单层实验服或单层纸制信封对目标成反射像，最大插入损耗近42 dB。
成像系统 太赫兹成像 遮挡物 穿透能力 反射
西北工业大学 计算机学院 陕西省语音与图像信息处理重点实验室, 陕西 西安 710129
为了实现高效自动目标检测, 提出了一种可用于低信噪比条件下的空间可见光弱小目标检测算法。首先, 建立空间光学图像模型, 利用恒虚警率(CFAR)方法确定分割系数对单帧图像背景进行分割; 然后, 基于恒星结构稳定特性构建距离特征空间, 并针对特征空间构造分类准则函数, 使用迭代最优化分类方法提取出候选目标点; 最后, 依据目标运动轨迹的连续性建立空间目标轨迹关联、合并以及虚假目标轨迹删除规则, 进行轨迹处理, 实现空间可见光弱小目标的检测。文中还提出了单帧检测率、虚警率与序列检测率、虚警率相结合的评价方法。实验结果表明: 在低信噪比条件下(SNR≤3), 得到的序列检测率达到96.02%以上, 序列虚警率达到4.4%以下。该方法在低信噪比条件下显著提高了目标检测率, 并有效抑制了虚警。
小目标检测 恒虚警率 迭代最优化距离分类 轨迹关联 small target detection Constant False Alarm Ratio (CFAR) iterative optimization distance classification trajectory association
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150081
太赫兹成像的优势在于能够穿透大多数非金属、非极性物质进行隐藏物的探测，而且不会对生物体造成伤害，因此，对常见包装品和衣物的穿透能力对于太赫兹成像系统的评估显得十分重要。利用CO2激光抽运太赫兹激光器所搭建的2.52 THz透射扫描成像系统对剃须刀、铅笔字、纸币和塑料瓶盖等多种物体进行了穿透力实验；以纸、纸质快递信封和实验服为遮挡物，进行了成像对比分析。实验结果表明，成像装置可以穿透13层A4纸、双层实验服或双层特快专递信封成像，最大插入损耗近50 dB。
成像系统 太赫兹成像 遮挡物 穿透能力 扫描
1 西北工业大学 a.计算机学院 陕西省语音与图像信息处理重点实验室
2 西北工业大学 b.精确制导与控制研究所，西安 710129
帧转移型CCD传感器在拍摄星空背景图像时，视场中高亮度恒星会产生Smear现象，从而对目标检测有严重影响.为了消除Smear现象，提出了一种星图中基于小波变换的Smear消除方法.首先根据Smear产生机理及星空图像特性，建立星图Smear问题的模型；然后使用多层二维Haar小波分解，把Smear亮线分离到低频分量及高频垂直分量中分别进行Smear消除处理；最后重构出消除Smear的图像.实验结果表明：该方法能有效去除Smear，最大限度保留图像原有信息，并可增强Smear区域弱小目标信噪比.
星空图像 帧转移CCD 小波变换 Haar小波 Smear消除 Starsky image Frame transfer CCD Wavelet transform Haar wavelet Smear removal
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150081
太赫兹成像是太赫兹技术的重要发展方向，其中具备实时成像能力的面阵成像系统引起了广泛的研究兴趣。在成像系统的设计中需要尽可能地减小能量损耗，由于离轴抛物面镜具有较小的能量损耗，且便于系统设计，因此在太赫兹成像系统的设计中常被用到。但离轴抛物面镜的引入会带来一定的畸变以及装调困难。利用光学设计软件ZEMAX，对一种具有离轴抛物面镜的太赫兹面阵成像系统进行了成像性能分析，特别研究了接收部分中离轴抛物面镜装调误差对成像质量的影响。仿真结果表明，理想情况下，系统分辨率约为0.5 mm且网格畸变只有0.069%；该系统容许光学接收部分的离轴抛物面镜最大倾斜角1.1°，最大偏心距6.5 mm。
成像系统 太赫兹 面阵探测 离轴抛物面镜
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150081
太赫兹(THz)面阵成像具有成像速度快和像素多等特点，因此具有广阔的应用前景。成像系统的光路设计对成像质量具有很大影响。利用Pyrocam Ⅲ热像仪作为面阵探测器，利用相干公司SIFIR-50连续太赫兹激光器作为成像光源，搭建太赫兹面阵实时成像系统，并通过多个离轴抛面镜和聚乙烯透镜对原有成像系统进行改进，以人民币水印、镂空金属板和分辨率板为目标进行实时面阵成像，获得了较为清晰的图像，通过与原有成像结果对比，验证了成像质量的提高，并通过分析成像结果对该成像系统的分辨率进行估计，该成像系统分辨率可以达到0.6 mm。
成像系统 太赫兹成像 面阵成像 实时成像 分辨率
