Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Key Laboratory for Precision Optoelectronic Measurement Instrument and Technology, Beijing 100081, China
2 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
3 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
5 National Laboratory of Aerospace Intelligent Control Technology, Beijing 100089, China
6 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
High resolution imaging is achieved using increasingly larger apertures and successively shorter wavelengths. Optical aperture synthesis is an important high-resolution imaging technology used in astronomy. Conventional long baseline amplitude interferometry is susceptible to uncontrollable phase fluctuations, and the technical difficulty increases rapidly as the wavelength decreases. The intensity interferometry inspired by HBT experiment is essentially insensitive to phase fluctuations, but suffers from a narrow spectral bandwidth which results in a lack of effective photons. In this study, we propose optical synthetic aperture imaging based on spatial intensity interferometry. This not only realizes diffraction-limited optical aperture synthesis in a single shot, but also enables imaging with a wide spectral bandwidth, which greatly improves the optical energy efficiency of intensity interferometry. And this method is insensitive to the optical path difference between the sub-apertures. Simulations and experiments present optical aperture synthesis diffraction-limited imaging through spatial intensity interferometry in a 100 nm spectral width of visible light, whose maximum optical path difference between the sub-apertures reaches 69λ. This technique is expected to provide a solution for optical aperture synthesis over kilometer-long baselines at optical wavelengths.
optical synthetic aperture imaging ghost imaging intensity interferometry 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(12): 230017
李晟 1,2,3王博文 1,2,3管海涛 1,2,3梁坤瑶 1,2,3[ ... ]左超 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,智能计算成像实验室(SCILab),江苏 南京 210094
2 南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI),江苏 南京 210019
3 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室,江苏 南京 210094
4 陆军装备部驻南京军事代表处,江苏 南京 210024
光学合成孔径探测 计算成像 超分辨 傅里叶叠层 非相干合成孔径 远场成像 optical synthetic aperture detection computational imaging super resolution Fourier ptychography incoherent synthetic aperture far-field imaging 
光电工程
2023, 50(10): 230090
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所 研发中心,北京 100094
2 大连海事大学 信息科学技术学院,大连 116026
基于宏观反射式傅里叶叠层成像理论,提出一种主动相干光学合成孔径超分辨成像空间目标探测系统。采用主动相干光源配合单个小孔径相机,采集目标低分辨图像序列,通过傅里叶叠层拼接算法重构接近等效合成孔径倍率的超分辨图像。给出了系统的总体方案和详细设计,并通过搭建的宏观反射式近红外主动相干光学合成孔径超分辨成像地面实验装置验证了系统的超分辨成像能力。该系统有望通过小孔径实现等效合成孔径全天时高分辨成像效果,大幅缩减载荷口径需求。弥补传统空间目标探测系统夜间成像能力的不足,提升空间目标夜间探测能力。
空间目标探测 宏观反射式 傅里叶叠层技术 主动相干成像 光学合成孔径 超分辨成像 光学相控阵 Space object detection Macro reflection Fourier ptychographic Active coherent imaging Optical synthetic aperture Super resolution imaging Optical phased array 
光子学报
2023, 52(5): 0552219
吴疆 1,2李道京 1,*崔岸婧 1,2高敬涵 1,2周凯 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院 微波成像技术国家级重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
针对天文观测和深空探测需求,提出了星载10 m合成孔径相干成像望远镜概念和形式。给出了波长可调谐激光本振相干探测器形式,分析了大口径衍射薄膜镜的双波段实现方式和系统主要参数。提出了基于子镜结构的光学合成孔径相干成像算法,给出了基于相位恢复的阵列形变误差波前估计仿真结果,由于多个子镜所接收复信号的成像处理在计算机软件中完成,相比传统望远镜,可降低对微调机构等硬件的精度要求。该望远镜在短波红外1.45~1.65 μm光谱范围内的中心波长角分辨率为0.15 μrad;在中波红外4.55~4.75 μm光谱范围内的中心波长角分辨率为0.46 μrad,其探测灵敏度在原理上是传统10 m口径望远镜的约2.8倍。
光学合成孔径 相干成像 波前估计 衍射光学系统 红外光谱 天文观测 Optical synthetic aperture Coherent imaging wavefront estimation Diffractive optical system Infrared spectrum Astronomical observation 
光子学报
2023, 52(1): 0111002
赵佳晨 1张越 1,2,*金科 1,2
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学空间科学与技术学院,陕西 西安 710126
2 超限探测陕西省重点实验室,陕西 西安 710071
光学合成孔径是实现高角分辨率成像的一种可行的方法。由于存在多个孔径,振动所产生的孔径面共相误差会影响成像质量。基于现有光学合成孔径成像原理,通过对平移误差和倾斜误差进行耦合建模,设计了一套光学合成孔径结构下的振动对点扩展函数(PSF)的影响模型。提出时间累积斯特列尔比(TISR),相较于传统评价指标,TISR用于分析在时间累积效应下耦合共相误差对PSF的影响。分析结果表明:在振动的持续作用下,PSF成像性能会大幅衰退,时间累积效应下的TISR曲线呈现出明显的周期性波动,最终随着时间的推移而逐渐收敛。
成像系统 光学合成孔径 点扩展函数 振动 斯特列尔比 
光学学报
2022, 42(22): 2211001
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
子孔径共相位作为光学综合孔径成像的关键技术之一,其成像相位调制的精度要求小于0.1λ(λ为入射光波长)。为满足高精度要求并兼顾大调节范围,利用压电陶瓷管内的填充透明液体构造液体光学调相器,通过压电效应在通光方向产生的微量电位移进行光学相位调节。实验使用波长为632.8 nm的迈克耳孙干涉仪装置,采用定线灰度化图像处理方法,在0~28.0 V电压下检测到调相器的调相范围为0~4π(外加电压为150.0 V时可拓展至0~20π),调相精度达到λ/36,满足光学综合孔径子孔径相位调制的要求。
成像系统 图像处理 光学综合孔径 压电陶瓷管 液体调相器 干涉检测 
中国激光
2022, 49(23): 2305001
作者单位
摘要
1 北京理工大学宇航学院,北京 100081
2 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240
针对摄像测量应用中被测物自身结构复杂或者现场环境复杂出现前景遮挡使得目标丢失导致测量失败的问题,将合成孔径成像与图像处理技术相结合,提出了一种基于阵列式合成孔径成像的遮挡目标位置测量方法。总体思路为通过合成算法得到去遮挡图像,之后识别图像中的被测物,最后进行重建得到待测信息。考虑到标记点法被广泛应用于摄像测量中的位置观测,将其作为研究对象,从合成孔径成像过程中分析典型标志灰度分布,总结现有识别方法在遮挡条件下的适用性,提出了一种适用于合成图像特殊灰度分布规律的标记点以及对应的识别方法并验证了可行性和精度。之后,应用所提方法开展了静态测量和动态测量实验。结果表明,所提基于阵列式合成孔径成像的遮挡目标位置测量方法可以解决复杂结构测量和复杂环境测量时存在的前景遮挡导致标记点丢失和信息识别缺失的问题,为摄像测量在相关应用中提升精度提供了新的手段。
机器视觉 摄像测量 遮挡 光学合成孔径 测量精度 
激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0815005
李道京 1,*高敬涵 1,2崔岸婧 1,2周凯 1,2吴疆 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
针对对地三维成像和海洋水深测量的需求,对轨道高度为500 km、口径为2 m的谐衍射光学系统星载双波长陆海激光雷达系统进行了分析。基于单光子阵列探测器,分析了大口径衍射光学系统的光学合成孔径实现方式,并设计了系统参数。波长为1.55 μm的陆地观测激光雷达的主要性能指标为:地面像元分辨率4 m,交轨瞬时幅宽4 km,高程测量精度0.3 m。波长为0.516 μm的海洋观测激光雷达的可探测水深达30 m。分析了激光本振阵列探测器的结构,提出了基于相干探测的光学合成孔径技术,有望采用计算成像的方式,利用多个子口径的低分辨率复图像信号相干合成高分辨率图像,同时提高图像的信噪比。相同系统参数下的对比分析表明,波长为1.55 μm的陆地观测激光雷达采用相干探测体制后,探测性能优于传统的直接探测。采用子口径结构,可降低衍射光学系统的加工难度,同时子口径结构焦距短的特点使得光学系统的轴向尺寸和重量大幅减小。
遥感 激光雷达 衍射光学系统 光学合成孔径 阵列探测器 
中国激光
2022, 49(3): 0310001
唐雎 1,2,3王凯强 1,2,3张维 1,2,3吴小龑 4[ ... ]赵建林 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 西北工业大学物理科学与技术学院, 陕西 西安 710129
2 陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710129
3 超常条件材料物理与化学教育部重点实验室, 陕西 西安 710129
4 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
光学合成孔径成像系统中光学传递函数的频率响应下降,会不可避免地导致成像模糊,因此通常需要借助维纳滤波或盲解卷积算法来实现图像复原,最终获得清晰的高分辨率图像。提出一种基于U型卷积神经网络的深度学习框架,通过MATLAB软件构建数据集,以对网络进行训练,并将所训练的U型网络与盲解卷积算法的图像复原效果进行对比。数值仿真结果表明,在弱噪声条件下,U型网络在基于光学合成孔径成像系统的图像复原中展现出较强的复原能力以及一定的泛化能力和通用性,能够实现图像的快速盲复原,因而具有潜在的应用前景。
成像系统 光学传递函数 深度学习 卷积神经网络 光学合成孔径成像系统 
光学学报
2020, 40(21): 2111001
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
光学合成孔径(OSA)技术能够极大地提高光学系统的空间分辨率,但是由于孔径的离散与稀疏,导致其调制传递函数(MTF)中频部分相比单一口径系统显著下降。论述OSA成像的方式和原理,分析OSA中频MTF下降的原因和原理。以填充因子为线索,分别给出大填充因子中频MTF下降和小填充因子中频MTF缺失的处理方法。对于中频MTF下降,采用图像复原的方式恢复图像中的中频信息;对于中频MTF缺失,采用两个系统分别成像再融合图像的方法补偿中频。分别分析了两种方法的可行性,给出了两种情况的Zemax仿真验证,结果表明两种方法均可行。
成像系统 光学合成孔径 中频调制传递函数 图像复原 图像融合 
光学学报
2018, 38(4): 0411005

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