作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 云南北方光学科技有限公司,云南 昆明 650217
综合多视点周视系统和单视点折反射周视系统的优势,充分利用前者空间分辨力高和后者无需拼接直接成像的优点,提出了一种分孔径、单视点的非全对称五面镜折反射红外周视系统方案,构建了单视点约束的非全对称五面镜结构设计流程。针对车辆驾驶应用中前方/左右侧、后方对行人探测距离要求的不同(分别为200 m和145 m),使用三套焦距5.8 mm和两套焦距4.1 mm的红外成像组件,构成前方、左、右侧均为64°视场、后方为两个84°视场的非全对称五面镜折反射红外周视原型系统,实现对水平360°、俯仰±29°视场的无遮挡、无缝、无盲区红外成像,提供全方位、大俯仰的车载实时周视红外图像,可用于智能交通、自动驾驶、**侦察等军民用领域。
折反射光学 周视成像 红外成像 非全对称五面镜 单视点约束 catadioptric optics omnidirectional imaging infrared imaging non-symmetrical five-sided mirrors single viewpoint constraint 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230266
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
激光雷达与成像系统之间的位姿标定是激光点云与图像像素进行融合的前提。目前主流的离线标定方法中, 普通棋盘格标定板用于 64线及以上的激光雷达时效果较好, 而用于 16线激光雷达时由于其数据稀疏而导致误差较大。而且, 涉及红外成像系统的标定时, 需要特制的棋盘格来获得发射率差异。本文针对稀疏激光雷达点云数据较少的问题, 研究了可以同时标定激光雷达与可见光、红外成像系统的方法, 设计了菱形九孔标定板, 并提出几何约束损失函数来优化特征点的坐标。最后, 分别使用红外和可见光成像系统与 16线激光雷达进行标定, 实验结果表明, 平均重投影误差均在 3个像素之内, 取得了较好的效果。本文方法还能用于稀疏激光雷达与可见光 -红外多波段成像系统的标定。
稀疏激光雷达 位姿估计 标定 标定板 红外成像 sparse LIDAR pose estimation calibration calibration board infrared imaging 
红外技术
2022, 44(12): 1264
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 中国兵器科学研究院, 北京 100089
人脸识别和车牌识别是智慧安防领域的重要内容。人脸和车牌的特征尺度小、细节丰富, 对成像系统的空间分辨力有较高要求, 需要较大规模的探测器和高传函、小畸变的光学镜头。然而, 安防系统又要求广域监控, 需要使用视场大但具有一定畸变的广角镜头。因此, 设计既能精确识别人脸和车牌目标、又能广域监控的成像系统时, 应将精确目标识别作为约束来权衡高空间分辨力和大视场的性能指标以及估计识别距离。在这样的应用需求下, 本文提出了像素面密度对精确目标进行统一描述, 并提出了考虑广角镜头径向畸变的精确目标识别距离估算方法, 通过对存在旋转和平移的人脸和车牌目标进行计算验证, 结果表明: 考虑径向畸变后实际识别距离较理论识别距离近, 且人脸和车牌平移距离分别为 1m和 2m时, 实际与理论的识别距离差异高达34.2%和 27.5%。
识别距离 广角镜头 径向畸变 目标识别 像素面密度 recognition distance wide-angle lens radial distortion object recognition pixel areal density 
红外技术
2021, 43(12): 1158
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院,北京 100081
2 华东光电集成器件研究所,江苏 苏州 215163
1280×1024 EMCCD是一种内线转移结构的固态微光成像器件,具备从星光条件到阳光环境的全天时成像探测能力,可广泛用于航天遥感、视觉感知和无人驾驶等领域。但由于器件饱和输出的限制,当入射光强度很高的情况下,EMCCD会发生光晕现象,造成图像分辨率降低,影响EMCCD获取目标信息的能力。为了提升EMCCD环境适应性,避免光晕现象的产生,文中分析了EMCCD光晕产生的原因,介绍了纵向抗晕的工作原理,通过理论推导分析和数值模拟仿真的方法,设计了具有纵向抗晕结构的EMCCD像元,制作了具有抗晕功能的1280×1024 EMCCD器件和原理演示样机,仿真数据和测试结果表明,文中设计的纵向抗光晕结构EMCCD具有500倍抗晕能力。
EMCCD 内线转移 光晕 饱和输出 抗晕能力 EMCCD interline transfer blooming saturation output antiblooming 
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210083
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 中国兵器科学研究院,北京 100089
3 云南北方驰宏光电有限公司,云南 昆明 650214
4 常熟理工学院 电子与信息工程学院,江苏 常熟 215558
为获得火焰燃烧过程中的黑体辐射与特征自由基发出的紫外辐射信息,实现对火焰温度与燃料成分的定量分析,本文设计了分孔径紫外多波段成像系统。该系统由前置分孔径光路与后置合像光路两部分组成,选择熔融石英和氟化钙为透镜材料。通过在各个分孔径光路内放置滤光片的方式,将目标在240~280 nm、308 nm、300~360 nm、390 nm 4个不同波段的紫外辐射同时成像到紫外探测器的4个区域上。该系统的F数为2.85,视场角为10°,总长为277.2 mm。分孔径光路的入瞳直径为10 mm,单通道焦距为43.88 mm,调制传递函数(MTF)接近衍射极限。合像光路边缘物面的MTF值在45 lp/mm处达到0.45。将两者组合优化后,总系统在45 lp/mm处各通道的MTF值均在0.5以上。对系统的各项公差进行了蒙特卡罗分析,结果表明有20%以上的良品率,该系统适合于科研加工装配,具有实用价值。
紫外光学设计 紫外多波段成像 分孔径成像 燃烧火焰 紫外摄像机 ultraviolet optical design ultraviolet multiband imaging aperture-divided imaging combustion flame ultraviolet camera 
中国光学
2021, 14(6): 1476
丁可 1赵文曲 1蔡毅 1戴放 2[ ... ]王岭雪 1,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 华东光电集成器件研究所集成电路设计部, 江苏 苏州 215163
采用近红外(NIR)波段高透的红(R)、绿(G)、蓝(B)滤光(即R+NIR、G+NIR、B+NIR),是电子倍增CCD(EMCCD)实现真彩色成像且保持低照度下高灵敏度的常见手段,然而,近红外成分的引入会带来颜色失真和颜色分布压缩。本文通过约束已配准的源图像和参考图像在标准正交颜色空间中具有相同的坐标表示,构建正交的色彩传递模型。在此基础上通过卷积神经网络引入特征维度,设计了端到端的色彩传递网络,改善偏色和颜色分布压缩导致的一对多颜色映射问题。色彩传递网络由预训练的前端网络和可训练的后端网络组成,前端网络根据EMCCD图像的纹理和语义将像素点分散到不同的特征通道上,后端网络根据各特征图内像素点的编码统计特征进行色彩传递。本文方法经大量图像验证具有一定普适性,在不同场景和照度下均取得较自然的色彩效果。相对于真实彩色图像,本文结果与颜色失真图像相比,峰值信噪比平均提高了75.78%,结构相似性相对提高了103.74%,色差相对降低了67.48%。
色彩 色彩传递 颜色空间 深度特征 近红外波段 
光学学报
2021, 41(21): 2133001
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 昆明物理研究所,云南昆明 650217
为改善 Ge基底红外长波增透膜的耐恶劣环境性,研究了 LaF3晶体作为低折射率材料的膜系设计过程和制备工艺。通过优化膜系结构和分段制备 LaF3层技术获得了高光学性能的多层增透膜。在 8~ 12 .m波段,峰值透过率达到 98.3%,双面镀膜平均透过率从 48.4%提高到 96.2%。力学性能、环境试验结果显示,基于 LaF3材料的长波高效增透膜在保持高的光能量透过的同时还可以经受较为恶劣的环境测试。
长波红外 高性能增透膜 LaF3 LaF3,long wave infrared band,high performance an 
红外技术
2020, 42(8): 758
赵振芬 1,*陈远金 1,2张猛蛟 1,2陈东启 1[ ... ]蔡毅 1,3
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室,北京 100081
2 华东光电集成器件研究所,江苏苏州 215163
3 中国兵器科学研究院,北京 100089
近红外辐射是夜天光的重要成分,充分利用近红外辐射是提高真彩色夜视成像系统信噪比的有效手段。然而,对近红外辐射反射率高的绿色植物在真彩色夜视图像中存在偏色严重的问题。本文分析了红、绿、蓝通道中绿色植物图像的灰度值分布后发现:①绿色植物区域的景深大;②全通通道和红色通道的差值为不含近红外辐射的绿、蓝分量之和,且绿色植物区域在差分图像中的绿、蓝分量很小。本文基于这两个特点提出一种景深差分提取绿色植物的方法,之后根据色彩平衡原理利用所提取的绿色植物区域去调整红色通道和蓝色通道的值。结果表明:该方法能够有效校正近红外辐射对图像色彩的影响,还原绿色植物图像的色彩。
颜色校正 景深差分 提取绿色植物 色彩平衡 真彩色夜视 近红外 color correction, differential depth of field, ext 
红外技术
2020, 42(9): 886
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北方夜视科技集团有限公司, 云南 昆明 650221
研究了LaF3材料的蒸发特性及其在2.5~12 μm红外波段的光学常数, 并将LaF3晶体作为低折射率材料在Ge基底上制备了中波红外3.7~4.8 μm波段高耐用性增透膜。SEM照片显示, 基于LaF3材料的高耐用性增透膜表面纳米晶粒分布均匀致密, 表面光洁度高。利用傅里叶变换红外光谱仪测试了其光谱特性, 在3.7~4.8 μm波段, 峰值透射率达到99.4%, 双面镀膜平均透射率由47.7%提高到98.8%。牢固度、耐久性等环境试验结果显示, 膜层在保持高的光学性能的同时还可以在较为严苛的恶劣环境中使用
高耐用性 增透膜 中波红外 LaF3 LaF3 high durability antireflective film medium-wavelength infrared 
红外与激光工程
2019, 48(11): 1117001
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Key Laboratory of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Ministry of Education, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Yunnan KIRO - CH Photonics Co., Ltd., Kunming 650223, China
3 School of Materials Science & Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
A gradient-index Reuleaux-triangle-shaped hole array was fabricated on germanium (Ge) by nanoimprint lithography and inductively coupled plasma processing as a broadband mid-infrared (IR) antireflective surface. The interaction between the {111} planes of cubic crystalline Ge and a circular mold successfully produced an orderly and periodically distributed Reuleaux-triangle-shaped hole array. As a result, the average transmittance increased 15.67% over the waveband at 3–12 μm and remained stable at the incidence angle of up to 60°. The vertices of the Reuleaux triangle showed local enhancement of the electric field intensities due to interference of the incident and reflected radiation fields. It was also found that nonuniform hole depths acted to modulate the transmittance over the 3–12 μm waveband.
240.6700 Surfaces 160.4670 Optical materials 
Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 122401

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