1 中国科学院光学天文重点实验室（国家天文台），北京 100101
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 中国科学院地质与地球物理研究所 地球与行星物理重点实验室，北京 100029
4 中国科学院大学，北京 100049
为了使2.16 m望远镜具备线偏振测光观测能力，开展了偏振光度计研制。该系统采用双通道分时偏振成像方案，具有偏振定标单元、偏振测量单元，可实现偏振定标、偏振测量和多色测光。完成系统研制后，将其安装在2.16 m望远镜上开展实测，依照该偏振光度计偏振观测流程拍摄了一系列非偏振标准星、偏振标准星、流量标准星；按照偏振定标和偏振态解算数据处理方法，对获取图像进行数据处理。结果显示：该偏振光度计视场为4.63′×4.63′，像元比例尺为0.54 (″)/pixel，偏振度测量精度优于0.01，60 s曝光时间可以拍摄到V波段信噪比约为141的15.3等星。该偏振光度计使2.16 m望远镜具备V波段线偏振测光和快速多色测光观测能力。
成像偏振测量 偏振测光 线偏振测光 天文测光 imaging polarimetry photopolarimetry linear polarization photometry photometry 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220830
针对地基大口径望远镜的机上自适应光学系统构建的低轨空间目标偏振成像系统, 提出一种基于非偏振标准星和机上起偏装置的宽带偏振定标方法。该方法以非偏振标准星作为光源, 并在望远镜系统的一次像面处加入起偏装置对入射光的偏振态进行调制, 再结合基于非线性最小二乘拟合的偏振定标方法分两步对整个偏振成像系统进行宽带偏振定标。为验证该偏振定标方法的效果, 利用Matlab软件基于相干矩阵和偏振追迹构建了相应的模型进行仿真分析, 仿真结果表明该偏振定标方法可以有效减小望远镜系统偏振效应对偏振探测准确性的影响, 并且偏振定标元件的初始角度误差在±5°范围内时对偏振定标准确性的影响极小。
偏振 地基大口径望远镜 低轨空间目标 偏振定标 polarization ground-based large aperture telescope low-orbit space objects polarization calibration
1 中国科学院 长春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
为实现从单站光测图像中估计出已知3D模型的空间目标姿态,利用Vega Prime提出了一种采用仿真图像进行相关度局部最优搜索的姿态估计方法, 该方法无需建立2D-3D特征投影关系和大量的模型匹配库。首先, 对输入图像进行图像预处理, 获得目标原始图像。然后, 利用Vega Prime加载目标3D模型生成仿真匹配图像, 并进行图像预处理获得目标匹配图像,计算两幅图像相关度。最后, 更新3D目标模型姿态, 直至仿真匹配图像与目标原始图像的相关度值取得局部最优, 输出目标模型姿态。仿真实验结果表明, 采用本文所提方法的观测仿真图像姿态平均估计误差为385°,仿真原图可实现姿态准确估计, 表明该方法是一种空间目标姿态估计的有效方法。
姿态估计 相关度 空间目标 地基望远镜 attitude estimation correlation space object ground-based telescope Vega Prime Vega Prime
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 山东大学 信息科学与工程学院，济南 250001
为研究大气湍流对空间目标偏振成像探测准确度的影响，构建了大气湍流影响下的偏振成像探测模型，并对大气湍流导致的空间目标偏振度探测偏差进行仿真分析.通过对分时和同时偏振成像方式进行仿真，发现大气湍流会对空间目标偏振成像探测准确度造成明显影响，且对分时偏振成像探测准确度的影响明显大于同时偏振成像方式.通过自适应系统校正部分低阶像差，能明显减小大气湍流对偏振成像探测准确度的影响.为了兼顾图像信噪比和大气湍流影响下的偏振成像探测准确度，给出了一种结合分时和同时成像方式的改进偏振成像探测方式，大气湍流对其的影响略大于同时偏振成像方式，但该方式图像信噪比明显优于同时偏振成像方法.另外仿真分析发现，采用多帧图像叠加能效减小大气湍流带来的空间目标偏振成像探测偏差，在使用分时偏振成像方式时效果尤为明显.
偏振 大气湍流 空间目标 望远镜 探测与识别 Polarization Turbulence Space target Telescope Detection and identification
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
3 山东大学信息科学与工程学院, 山东 济南 250001
基于地基大口径自适应望远镜构建成像偏振探测系统，可以同时获取空间目标的光强和偏振图像，将光强信息和偏振信息相结合，能为空间目标的探测和识别提供更多依据。现有的1.23 m自适应望远镜在设计时并未采用保偏设计，在开展观测研究前需得到光学系统的偏振传输特性。但目前难以直接对大口径望远镜进行偏振标定，为了分析1.23 m自适应望远镜光学系统的偏振传输特性，基于相干矩阵和光线追迹法建立了望远镜系统偏振传输特性分析模型。仿真得出了1.23 m自适应望远镜光学系统的偏振传输特性，发现光学系统会引入较大的偏振探测偏差。为减小偏振探测偏差，给出了一个可行的保偏改进方案，并通过已建立的模型验证了该方案的有效性。
成像系统 偏振 空间目标 大口径望远镜 成像探测 相干矩阵 数值分析 光学学报
2014, 34(12): 1211003
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
为了在低信噪比条件下清晰重构深空暗弱目标，提出了一种基于非均匀周期采样(NUPS)的傅里叶望远镜(FT)时域信号采集方法。对提出的方法进行了模拟实验并与均匀采样方法重构的图像进行了对比。基于NUPS方法，用1 MHz和5 MHz的采样频率分别采集100个点，对两个序列信号分别进行快速傅里叶变换，并对关心频率信息进行平均; 传统的均匀采样方法则分别用1 MHz和5 MHz的采样频率采集200个点，再进行解调平均。对比结果显示: 当信噪比(SNR)为50时，本文重构图像与衍射极限图像的斯托里尔比(Strehl)相比原方法提升了0.03，SNR为20时，Strehl比为0.531 1，较均匀采样提高了0.223 3。实验结果表明: NUPS方法在低信噪比条件下成像质量较高，可降低对激光功率的要求，为FT工程系统的实施奠定了技术基础。
傅里叶望远镜 非均匀周期采样 低信噪比 高分辨成像 Fourier telescopey non-uniform periodically sampling low SNR high-resolution imaging
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
为了在稀疏发射阵列下清晰重构目标图像，提出了一种基于空域非均匀傅里叶变换(NDFT)的傅里叶望远镜信号处理方法。依据傅里叶望远镜的发射器位置与抽取的目标空间频率关系，结合MATLAB程序特点，完成了空域非均匀傅里叶逆变换，重构了目标图像。稀疏发射阵列配置方式为: T型阵列单臂放置11个发射望远镜，连续抽取目标的8个低频信息，再抽取3个高频分量。选择不同形状和灰度分布的4个卫星作为成像目标。与补零均匀快速傅里叶变换(FFT)方法重构的图像对比发现: 信噪比为100 dB时，相比补零均匀FFT方法， NDFT方法重构图像的Strehl比都有所提升，最高提升了0.159 8。
成像系统 非均匀傅里叶变换 傅里叶望远镜 稀疏发射阵列 imaging system non-uniform Fourier transform Fourier telescopy sparse emitter array
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
为了应用傅里叶望远镜（FT）技术对同步静止轨道和低轨运动卫星进行高分辨率成像探测，提出了一种基于非均匀采样技术，以低采样频率处理高频返回信息的新方法。对返回的时域信号进行非均匀采样并对数字信号进行离散非均匀傅里叶变换（NUDFT）；衰减除高幅值低频信号以外的所有信号后再进行NUDFT即可精确地提取低频分量信息；重复幅值衰减和NUDFT直至提取所有的频率信息；通过相位闭合技术及传统重构方法即可重构目标。该方法降低了采样频率并克服了NUDFT方法的频谱噪声，有效地避免了高频噪声对成像质量的影响，特别是在低轨道多光束傅里叶望远镜成像方面有较大的应用前景。通过数值模拟验证了该方法的可行性，并在不同的信噪比条件下和传统均匀采样重构图像进行了对比研究，证实该方法对噪声的敏感程度与传统方法基本一致。
成像系统 傅里叶光学 图像重构 非均匀采样 幅值衰减 傅里叶望远镜 高分辨率成像
