1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州15163
3 中国科学院大学，北京100049
针对大口径红外光学系统的整机透过率测量难题，提出了基于图像灰度的单通道红外透过率测量方法，搭建了大口径红外光学系统整机透过率测量装置。首先，将黑体和靶标按照指定位置关系放置于待测红外光学系统的焦平面处，将红外热像仪放置于待测红外光学系统的入光口，采集被测系统的辐射图像；接着，将黑体放置于红外热像仪前，采集黑体辐射图像；最后，分别计算被测系统辐射图像均值和黑体辐射图像均值，二者比值即为被测系统的透过率。以某型大口径红外光学系统作为被测系统，开展了红外透过率测量实验。实验结果标明：本文方法测量值与设计值的绝对误差为0.85%，对测量结果不确定度进行分析，测量精度约为1.04%，测量方法可行。此方法测量过程简单，为大口径红外光学系统的整机性能评估提供了有效手段。
透过率 大口径 红外光学系统 整机 图像灰度 transmittance large-aperture infrared optical system complete machine image gray 光学 精密工程
2023, 31(12): 1752
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 长春长光格瑞光电技术有限公司，吉林长春13010
3 长春国科医工科技发展有限公司，吉林长春10102
为了实现超宽谱段与高分辨率特点兼具的中阶梯光栅光谱仪系统，提出了一种光路结构设计，并针对其深紫外波段的有效探测方法进行了研究及验证。该光路结构结合准Littrow结构与C-T结构的优势，保证了色散光路具备高衍射效率，同时很好地抑制了杂散光。在有限可选光学材料下，采用多重评价优化方式获得中阶梯光栅光谱仪的光学结构参数。通过加入由球透镜及柱透镜组成的校正结构，有效地校正了像差，提高了光谱分辨率。最后，针对深紫外波段探测的解决方案进行模态分析，验证了所设计方案的可行性。最终在160~1 000 nm的超宽波段范围内，成像光斑的RMS值优于12.1 µm，在257.61 nm处的光谱分辨率优于0.009 nm，能够满足超宽谱段、高分辨率检测系统的色散分光需求。
光学设计 中阶梯光栅光谱仪 超宽谱段 高分辨率 optical design echelle spectrometer ultra-wide wavelength range high resolution
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
高光谱成像(HSI)是一种新兴的快速、 安全的现代医学检测技术。 将自行研制的高光谱成像仪与显微镜相结合, 对人源脑胶质瘤小鼠和H&E染色病理切片进行成像光谱研究。 通过对脑胶质瘤与正常脑组织的高光谱数据进行分析和处理, 获取二者之间的光谱差异以实现对脑胶质瘤与正常脑组织的区分。 实验结果表明, 无论是病理切片还是在体脑组织数据, 脑胶质瘤与正常脑组织反射光谱中特定光谱范围内的反射率均存在一定差异, 可据此对二者进行区分, 为今后临床实验与脑胶质瘤术中辅助诊断提供依据和参考。
高光谱成像 反射光谱 脑胶质瘤 Hyperspectral imaging Reflectance spectrum Glioma 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3784
1 吉林省光栅应用中试中心，长春3002
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 长春130033
3 长春国科医工科技发展有限公司，长春100
完成以高速FPGA技术为核心，实现根据外部需求使用外触发同步控制的线阵CCD采集光谱信号的驱动。通过测试，设计的CCD驱动采样固定延时时间为2.809 9 μs，延时精度不大于86.1 ns，线阵CCD采集到的光谱信号满足光谱分析要求。设计实现外触发方式控制TCD1304采集光信号，可以为后期工业测试提供应用参考。
光电传感器 外触发同步控制 硬件逻辑驱动 CCD external trigger synchronization control FPGA driver
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 长春国科医工科技发展有限公司, 吉林 长春 130033
为了满足大面阵高帧频CMOS探测器成像系统的设计要求, 设计了基于GMAX0504探测器的CMOS成像系统, 实现高帧频、大视场的成像需求; 采用DDR3-SDRAM和NAND-FLASH, 解决了图像数据存储速率与容量的瓶颈问题; 通过图像处理的方法, 提高了图像动态范围、信噪比(SNR)与调制传递函数(MTF)的设计指标; 通过图像实时像元校正, 提高了成像系统的光响应非均匀性(PRNU)指标。实验结果表明, 图像信噪比(SNR)平均值为44 dB, 接近探测器的最大信噪比(SNR); 光响应非均匀性(PRNU)均值为1.4%, 满足成像需求。该CMOS成像系统设计结构可应用于更大面阵CMOS成像系统, 为工程应用提供了保障。
高动态范围 训练 高帧频 中值滤波 GMAX0504 GMAX0504 High Dynamic Range(HDR) training high-frame frequency medianfilter DDR3 DDR3
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130031
2 长春国科医工科技发展有限公司, 吉林 长春 130031
为了实现相关双采样模式下, 视频处理器LM98640的暗电平扣除功能, 设计了数字暗场扣除方法。通过获得TDI-CCD的暗场数据, 进行统计分析, 估算当前条件下的真实暗电平水平; 通过设置LM98640的偏置寄存器, 实现暗电平的模拟扣除功能; 通过暗场灰度动态检测和实时更新设置, 保证暗场在不同的温度水平下具有0~3的灰度均值; 通过时序控制, 保证偏置参数加载不影响图像内容; 通过偏置参数功能分区, 保证暗场扣除和偏置调整功能的完整性。实验结果表明, 该方法在TDI-CCD成像系统长时间工作时, 能有效控制暗场均值在0~3量化灰度范围。通过检测更新扣除机制, 实现了对噪声的帧扣除, 避免了行扣除不准确带来的噪声, 有效降低了沿轨方向高频分量。
暗电平扣除 数字反馈 偏置扣除 动态范围 LM98640 LM98640 dark field deduction digital feedback offset deduction dynamic range
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
针对SIFT在视点变化下对物体几何特征描述的缺陷, 本文提出一种结合最稳极值区域检测和改进的二阶梯度直方图描述子的目标局部特征提取方法。首先, 采用一种新的最稳定度判断准则, 提高了不规则形状区域和模糊条件下的检测效果; 然后, 利用改进的二阶梯度直方图提取MSER区域的局部特征描述子, 采用高斯函数加权的方法考虑了不同像素对区域中心像素的影响, 提高了稳定性; 最后, 通过标准测试图像和实际拍摄图像的匹配对算法进行验证。实验结果表明, 本文方法在视点变化下仍能获得70%以上的匹配率, 匹配效果优于SIFT。本文方法相比于传统方法检测效果更为稳定, 对于不规则形状区域仍有较好的检测效果, 适用于视点变化下的目标匹配。
信息处理技术 图像匹配局部特征 signal process technology MSER+HSOG MSER+HSOG image match local feature
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
提出了利用大气修正因子修正大气透过率来提高测量目标红外辐射特性精度的方法。建立了目标红外辐射特性测量模型, 给出了基于大气修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将短距离大气透过率实测结果和MODTRAN模拟计算的大气透过率之比定义为基础大气修正因子, 然后依据长距离与短距离的不同数量关系得到增强大气修正因子, 最后利用该因子对MODTRAN计算的长距离大气透过率进行修正并进行目标的辐射反演, 从而获得目标辐射特性。 对中波红外摄像机进行了定标, 利用中波红外摄像机和面源黑体开展了目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明, 利用大气修正因子修正大气透过率的目标辐射测量方法得到的目标辐射特性测量精度在8%左右, 高于传统的利用MODTRAN计算方法得到的20%的测量精度。得到的结果显示本文方法较传统方法较大程度地提高了目标辐射特性测量精度。
大气修正因子 大气透过率 红外摄像机 红外辐射特性测量 测量精度 atmosphere-corrected coefficient atmospheric transmittance infrared camera infrared radiation measurement measurement precision
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130033
介绍了一种以发光二极管(LED)点光源作为相机标定光源的方法。根据LED点光源的特性, 用恒流源给LED点光源提供所需的电流, 用光照度计测量LED光源的光强度。由ARM单片下位机控制恒流源; 通过串行通讯与上位机交换数据; 由计算机作为上位机来管理数控恒流源和光照度计; 根据所测光度值来调节电流, 直到光度达到预想值。实验分析显示: LED点光源作为标定光源可以达到CCD标定的要求, 精度也较高, 能够很好地自适应控制LED的光照强度, 达到了预期的效果, 且系统使用方便灵活, 性能稳定可靠。
标定光源 发光二极管 CCD相机 calibration light Light Emitting Diode(LED) CCD CCD CCD camera
