红外与激光工程
2022, 51(1): 20210671
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 中国科学院大学, 北京100049
为了在不降低空间目标成像光学系统分辨率的前提下, 扩展系统的景深, 并且提高系统的可靠性, 本文提出并设计了一种基于波前编码技术扩展景深的空间目标成像光学系统。在所设计的初始空间目标成像光学系统的基础上, 基于不同物距调制传递函数曲线的一致性以及图像的可复原性优化了立方相位板, 并且利用FOPD算法, 对中间图像实现了较好的复原效果。对比了初始光学系统与波前编码光学系统的成像效果, 结果显示波前编码光学系统的焦深和景深得到显著的扩展。该光学系统总长为41 mm, 焦距为20 mm, 工作波长为850 nm。仿真实验结果表明, 无需调焦机构, 该系统的焦深达到了原系统的28倍, 系统景深从0.956~1.1 m扩展至0.5~130 m。该系统可满足于空间交会对接、卫星捕获等领域无调焦机构大景深成像的需求。
波前编码 空间目标成像 光学设计 点扩散函数 调制传递函数 wavefront coding space target imaging optics design point spread function modulation transfer function
中国农业科学院烟草研究所/农业农村部烟草生物学与加工重点实验室, 山东 青岛 266101
利用不同氮肥用量田间试验, 分析基于无人机平台的可见光谱诊断技术对烟草氮素营养进行无损评估预测的可行性, 明确该技术的最佳颜色参数和方程模型。 2018年在江西省安福县开展田间试验, 设置不同氮肥用量, 分别为0, 45, 90, 135, 180和300 kg N·ha-1, 于移栽后47 d(团棵期)、 移栽后83 d(旺长后期)和移栽后116 d(下部叶成熟期), 利用无人机获取冠层RGB色彩数字图像, 同时采集植株样品分析地上部生物量、 叶片生物量、 地上部氮浓度、 叶片氮浓度、 叶片SPAD值等氮营养状况指标, 对冠层数字图像进行数字化分析, 获得颜色指标值, 通过颜色指标与烟草氮营养状况指标的相关性分析, 筛选适宜的颜色指标并建立氮营养诊断方程。 利用不同地块的氮肥用量试验, 对氮营养诊断方程拟合精度进行验证。 试验结果表明, 旺长后期各处理间冠层图像的颜色标准值存在显著差异, 团棵期与下部叶成熟期不存在显著差异。 在10个颜色指标中, NRI, NGI, G/R, G/(R+B), (G-R)/(R+G+B)和ExG与5个烤烟氮素营养指标均达到极显著相关(p<0.01)。 在归一化颜色指标体系、 比颜色指标体系和归一化差分颜色指标体系中选择潜在的最佳颜色参数指标分别为NGI, G/R和ExG。 根据不同类型的回归分析结果, 确定指数回归作为地上部生物量和叶片生物量的预测模型, 线性回归作为地上部氮浓度、 叶片氮浓度及叶片SPAD值的预测模型。 对潜在的最佳指标进行验证性筛选, G/R对地上部氮浓度和叶片氮浓度的RMSE值分别为0.375 1%和0.249 1%, 明显低于NGI和ExG, 预测精度最高。 用G/R值表示的地上部生物量、 叶片生物量、 地上部氮浓度、 叶片氮浓度、 SPAD值预测方程分别为Y=21.785e1.3502G/R, Y=4.057 9e1.937 3G/R, Y=5.039 9G/R-3.333 2, Y=4.281 4G/R-3.802 9, Y=40.168G/R-28.188。 因此, 基于无人机平台的可见光谱诊断技术在烤烟氮素营养诊断方面具有应用潜力, 评估最佳时期为旺长后期, 最佳预测参数为G/R值。
烤烟 冠层可见光谱 氮营养诊断 颜色指标 方程模型 生育期 Flue-cured tobacco Canopy visible spectrum Nitrogen diagnosis Color index Equation model Growth period 
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
The electric field distribution in LiNbO3 crystal under different electrode shape is presented by using the digital holographic interferometry. Three configurations of phase modulator including the rectangular electrode type, single-triangle electrode type, and dual-triangle electrode type are performed in this experiment. The nonuniform electric field distribution in these phase modulators are observed and the electric field increases with voltage increasing. The digital holographic interferometry with high electro-optic effect improves the measurement precision. The digital holographic interferometry provides an effective way for studying the electric field distribution. Such in situ quantitative analysis of electric field distribution is a key to optimizing electrode shape.
090.1995 Digital holography 120.2880 Holographic interferometry 120.5050 Phase measurement 120.5475 Pressure measurement Chinese Optics Letters
2015, 13(2): 020901
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
We present a tabletop-scale spotlight-mode down-looking synthetic aperture imaging ladar (DL SAIL) demonstrator, which is performed by a collimator with 10 m focal length to simulate the far-field optical field. A specular-point target and a diffuse-reflection target have been used for resolution analysis and 2D imaging, respectively. The experimental result is in agreement with the theoretical design. The experiment setup is capable of simulating a real application scenario for further study. This Letter is focused on the proposition and implementation of spotlight-mode DL SAIL.
100.2000 Digital image processing 100.3010 Image reconstruction techniques 110.0115 Imaging through turbulent media 280.6730 Synthetic aperture radar Chinese Optics Letters
2015, 13(9): 091001
中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
提出了一种合成孔径激光成像雷达（SAIL）的二维匹配滤波成像算法，对利用单频本振激光与线性调频信号光外差接收得到的SAIL目标回波信号同时在距离向、方位向进行相位二次项匹配滤波以实现目标成像。给出了单频本振信号外差接收情况下的单一分辨单元的二维数据收集方程，并对SAIL二维匹配滤波成像算法进行了数学描述，具体分析了矩形和圆形天线孔径下的成像分辨率，给出了此算法对模拟SAIL回波信号的成像处理结果。
遥感 合成孔径激光成像雷达 成像算法 匹配滤波 矩形孔径 圆形孔径 光学学报
2014, 34(12): 1228003
山东理工大学 电气与电子工程学院, 淄博255049
基于分离变量法研究了平面波斜入射时, 空心无限长介质圆柱微腔的光学特性, 通过计算散射场展开系数分析了入射角度、空心部分的尺寸等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明, 当空心部分的尺寸参数较大时将使微腔的形貌共振(Morphology Dependent Resonances, MDR) 峰值产生偏移, 当空心部分尺寸参数较小时, 圆柱仍然可以产生MDR共振, 且位置和均匀圆柱重合。当平面波斜入射时, MDR峰也会产生偏移, 并且随着入射角度的减小, MDR峰值减小, 直至完全消失。
光散射 圆柱 微腔 形貌共振 light scattering cylinder micro-cavity morphology dependent resonances
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
分析了合成孔径激光成像雷达(SAIL)受散斑效应影响的分辨单元成像过程并推导了含有散斑效应的二维数据收集方程。在此基础上通过数值模拟分析比较了不同接收天线尺寸、不同天线积分起点位置情况下散斑效应对成像所需的光电流交流项、距离向压缩和最终分辨单元成像结果的影响。结果表明散斑效应对分辨单元成像的影响主要体现在降低了分辨单元的图像强度，同时不同天线尺寸和天线积分位置对分辨单元的成像影响差异较大。分析结果可为今后SAIL散斑效应的抑制提供一定的参考。
遥感 合成孔径激光成像雷达 激光散斑 散斑效应 光学接收天线
中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
提出了一种合成孔径激光成像雷达（SAIL）光学成像处理器的原理方案，基于侧视/直视SAIL单点目标回波收集方程，对此光学处理器的数据加载时空坐标转换、成像分辨率、成像处理能力等方面进行了理论分析，并进行了实验验证，给出了SAIL大口径验证样机获得的目标回波数据的成像结果。此SAIL光学处理器结构简单、紧凑、功耗低，且具有实时、实地处理SAIL回波信号的能力，在未来机载、星载SAIL系统中有广泛的应用前景。
遥感 合成孔径激光成像雷达 成像系统 像重建技术 光学处理
1 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
合成孔径激光成像雷达（SAIL）时空散斑效应严重影响了成像质量。在时空散斑效应基础上，分析了合成孔径激光成像雷达中的散斑天线接收特性，建立了光学接收天线散斑孔径积分场的物理模型，模拟了目标分辨单元光学接收天线散斑孔径积分场距离向时间变化、方位向空间变化的二维分布。分析了不同接收天线散斑尺度比、不同天线积分起始位置对接收天线散斑孔径积分场的影响，并根据其统计性质得到散斑效应影响较小的接收天线尺寸和接收天线积分范围，为合理设计散斑效应较小的接收天线尺寸提供了参考，对进一步分析时空散斑效应如何影响SAIL目标成像有直接意义。
遥感 合成孔径激光成像雷达 激光散斑 散斑效应 光学接收天线 散斑抑制
