宗永红 1,*高昕 1李希宇 1李周 2[ ... ]师恒 1,3
作者单位
摘要
1 北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
3 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
红外探测器的非均匀性问题直接影响红外成像质量和测量精度。地基红外辐射测量系统对远距离飞行目标进行成像时往往不能占满全靶面区域。为提高图像质量,提出了一种基于定标的非均匀性分区域校正算法。以靶面大小为640×512的制冷型中波红外探测器为实验对象,基于黑体定标的两点校正法,采用全靶面校正算法及本文算法进行了验证。结果表明,当成像区域小于全靶面的1/3时,分区域非均匀性校正后非均匀性误差低于0.002%。与全靶面非均匀性校正算法相比,此校正算法使非均匀度进一步降低了30%至75%不等,非均匀性误差的下降率大于30%。采用本文算法后,各区域的非均匀度进一步下降,校正目视效果进一步提高。因此该校正方法具有一定的工程应用价值。
红外图像 地基红外辐射测量 非均匀性校正 辐射定标 infrared detector ground-based infrared radiation measurement nonuniformity correction radiometric calibration 
红外
2022, 43(4): 33
杨晓彤 1张国玉 1,2,3,*张健 1,2,3崇伟 1,4[ ... ]牛政杰 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心, 吉林 长春 130022
3 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
4 中国气象局气象探测中心, 北京 100081
为解决太阳直接辐射测量过程中跟踪装置导致的全年测量均匀性难以保证的关键问题、实现无需跟踪的太阳直接辐射全季全纬度均匀测量,提出了一种用于太阳直接辐射测量的自由曲面反射镜优化设计方法。分析了全球太阳直接辐射角度变化规律,建立了自由曲面反射镜初始结构模型;构建了时空尺度下辐照度均匀性(RFUS)评价函数,建立了二分进化与无余变长机制,提出了基于进化策略的自由曲面反射镜优化方法;以地球全纬度地区太阳直接辐射均匀测量为目标,迭代优化并仿真分析了染色体细分参量分别为3°,1°,0.5°,0.25°的4种代表性自由曲面反射镜面型。结果表明:染色体细分参量为0.25°时RFUS最优,为92.36%;搭建反射光斑中心位置及RFUS验证实验,所提方法得到的光斑中心最大直线距离约为1.5 mm,RFUS为90.34%,该方法可实现全时空太阳直接辐射均匀测量,为后续太阳辐射测量领域新产品和新应用提供理论基础和技术支持。
光学设计 太阳直接辐射测量 自由曲面 进化策略 时空均匀性 非成像光学 
光学学报
2022, 42(9): 0922001
李朕阳 1,2,3邹鹏 1,3,*刘振海 1,3朱双双 1,2,3[ ... ]洪津 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 合肥23003
2 中国科学技术大学, 合肥3006
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 合肥2001
在同一平台利用两种或以上不同偏振载荷进行联合观测,通过融合反演实现优势互补,可获取更高精度和质量的数据产品。若要实现两偏振载荷的联合探测和交叉定标系数传递,两者的视场匹配是需要解决的关键问题之一,为此搭建了基于高精度偏振扫描仪和同时偏振相机的航空验证系统,并开展了飞行验证实验。根据双偏振仪器观测几何和空间响应特性,通过坐标变换分别建立了观测像元与地理空间位置的对应模型,通过全球数字高程模型和仪器偏心校正对定位结果进行修正,分析了影响地理定位精度的误差源,建立了基于蒙特卡洛法的误差统计模型并完成了仿真计算。将该方法应用于机载同时偏振相机和高精度偏振扫描仪地理定位,分析了视场匹配后两仪器辐亮度和偏振度测量结果的一致性。结果表明采用该方法完成地理空间位置匹配后,双偏振仪器获取的偏振度偏差小于2%,辐亮度偏差小于5%,证明了该地理定位及校正方法的可行性与有效性,为后续星载偏振交火探测地理定位的处理提供了有效途径。
地理定位 偏振测量 辐射测量 观测几何建模 同时偏振相机 高精度偏振扫描仪 Geolocation Polarization measurement Radiation measurement Sensing geometry modeling Simultaneous imaging polarization camera Particulate observing scanning polarimeter 
光子学报
2021, 50(2): 142
李朕阳 1,2,3,**刘振海 1,3,*邹鹏 1,3,*朱双双 1,2,3[ ... ]洪津 1,2,3,***
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031

高精度偏振扫描仪(POSP)采用分孔径和分振幅的同时偏振测量技术,可获取目标的高精度多光谱偏振辐射信息,其测量精度是影响载荷在轨应用的关键指标之一。仪器研制完成后,实验室条件下完成偏振和辐射定标以及测量精度的评估。为检验实验室定标结果,开展自然目标探测下的地面验证实验,使用POSP在晴朗天气沿太阳主平面对天空进行扫描,将获取的天空辐亮度和偏振度数据与同时刻由CE318N太阳-天空偏振辐射计采集的数据进行对比,并讨论影响两台仪器数据的因素。实验结果表明,两台仪器的辐亮度一致性偏差小于4%,偏振度一致性偏差小于0.005,具有较好的一致性,验证POSP实验室定标的准确性及自然目标下的探测能力,可为后续星载数据的处理和应用提供依据。

测量 偏振扫描仪 CE318N太阳-天空偏振辐射计 定标 偏振测量 辐射测量 
光学学报
2021, 41(3): 0312002
作者单位
摘要
1 中国人民解放军91245部队,辽宁 葫芦岛 125000
2 中国人民解放军95859部队,甘肃 酒泉 735018
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室,吉林 长春 130033
4 中国人民解放军964医院461院区,吉林 长春 130062
目标的红外辐射特性是实现目标隐身性能评估与目标识别的重要红外数据之一。传统的红外辐射反演技术会将目标分为点目标和面目标来分别加以处理。考虑到靶场目标的飞行姿态和距离变化的影响,利用现有的红外辐射特性数据难以明确地将点目标与面目标分开处理。就此提出了一种通用的红外辐射特性测量方法。该方法可统一实现目标特性的处理,并简化了数据处理的模式。采用口径为600 mm的中波红外辐射特性测量系统对目标反演精度进行了验证。在积分时间为2000 s和3000 s的条件下分别对目标进行了数据处理,证实了本文方法的有效性。结果表明,该方法具有一定的工程应用意义。
红外成像 辐射测量 辐射定标 红外探测器 infrared imaging radiation measurement radiation calibration infrared detector 
红外
2020, 41(8): 29
作者单位
摘要
北京振兴计量测试研究所 100074 北京
针对红外载荷在轨服役期间低温目标的红外辐射探测需求,提出一种真空条件下的低温红外辐射测量方案,并研制了测量装置。测量装置主要由低温红外光学系统、低温机械结构、低温红外探测系统及微弱信号处理系统构成。低温红外辐射经过光学系统会聚到探测器像面,锁相放大器利用相干检测技术将目标信号提取,完成低温红外辐射的测量。测量装置研制完成后,在真空仓内使用标准黑体辐射源,在198 K~423 K温度范围内进行了低温红外辐射定标试验,取得了有效的试验数据,测量不确定度在5%以内。该文提出的真空条件下低温红外辐射测量技术可为在轨空间红外载荷低温红外目标探测设计提供重要数据支撑。
低温红外辐射 辐射测量 真空条件 低温红外目标探测 low-temperature infrared radiation radiation measurement vacuum condition low-temperature infrared target detection 
应用光学
2020, 41(4): 730
雷雪枫 1,2,2,**朱双双 1,2,2刘振海 2,2,*李朕阳 2,2[ ... ]洪津 2,2,***
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
以飞行实验中安装在同一个航空平台上的偏振扫描仪(POSP)和同时偏振相机(SIPC)为例,提出了一种对单幅SIPC图像及单扫描圈内POSP星下点邻近数据进行快速视场匹配的方法。通过POSP旋转扫描采集模式下的拖影权重系数模板,将高空间分辨率的SIPC数据重采样至与POSP空间分辨率一致,然后度量不同位置的SIPC重采样数据与POSP数据的一致性程度,选取一致性最强的位置作为视场匹配位置。最后通过多场景下数据相关性最高的SIPC像元相对序号,作为参考视场匹配位置,将多场景下分别计算的匹配位置与参考位置的平均绝对值误差作为视场匹配误差,约为10个SIPC像元,即0.12个POSP像元,满足应用需求。
测量 偏振扫描仪 视场匹配 拖影 辐射测量 
光学学报
2020, 40(13): 1312004
作者单位
摘要
1 试验物理与计算数学重点实验室, 北京 100094
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100024
利用膨胀管对宽度为45 mm和90 mm的半圆柱模型进行了地球再入高超声速流动试验,再入速度为8 km/s。试验利用配有ICCD相机的光谱仪, 测量了具有空间分辨的激波后辐射光谱, 光谱范围为250~550 nm, 得到了沿流体方向的激波辐射轮廓线。分析发现在该光谱范围内辐射主要为CN(B-X)带系分子光谱。利用卤钨灯对该波段光谱进行定标,得到了激波层辐射的绝对辐射亮度。通过采用两种模型辐射亮度对模型宽度归一化后发现, 绕流场高温气体辐射存在较强的自吸收现象, 同时观测到了绕流场激波的三维效应。通过实验发现,CN(B-X)Δv=0带系的3-3振动带系385.2 nm波长位置和0-0带系388.4 nm波长位置辐亮度之比随着流场靠近模型边缘而逐渐下降, 这表明激波层内辐射的动态非平衡特征。
膨胀管 高超声速流动 辐射定量测量 expansion tube hypersonic flow absolute radiation measurement 
中国光学
2020, 13(1): 87
作者单位
摘要
1 (中国科学院云南天文台,云南 昆明 650216
2 中国科学院国家天文台FAST运行和发展中心,贵州 平塘 558300
3 中国人民解放军63620部队,甘肃 兰州 732750
4 中国人民解放军93213部队, 北京 100089
5 中国人民解放军63620部队, 甘肃 兰州 732750
6 中国科学院云南天文台,云南 昆明 650216
大气背景辐射强弱决定了红外望远镜系统极限灵敏度, 直接影响系统设计, 背景辐射也是反映天文台站观测性能优劣与否的一项重要指标。实测了国内的阿里天文台、德令哈观测站、怀柔观测站等几个典型天文台站大气红外背景辐射, 尤其是获得了阿里天文台大气红外背景辐射的一手资料。实测结果表明: 阿里天文台大气红外背景辐射的强弱以及辐亮度均值的昼夜变化在几个台站中均最小, 其最大辐亮度均值为1.30×10-6 W·cm-2·sr-1,辐亮度均值的最大昼夜变化仅为18%, 其红外背景辐射限最优; 其次是德令哈观测站。将扫天实测辐亮度与MODTRAN模拟辐亮度进行对比, 发现对于国内如阿里等青藏高原高海拔地区无论是标准大气模式还是实际大气模式其模拟结果与实测间皆存在较大差异。
大气光学 大气辐射 辐射测量 辐射定标 天顶角 阿里天文台 atmospheric optics atmospheric radiance radiation measurement radiation calibration zenith Ali astronomical observatories 
红外与激光工程
2019, 48(12): 1203010
作者单位
摘要
1 空间电子信息技术研究院, 陕西 西安 710100
2 国家卫星气象中心, 北京 100081
利用主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)分析了风云三号D星微波温度计(Microwave Temperature Sounder,MWTS)观测数据中条带噪声的分布特征,描述了存在条带噪声的主要模态。基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法对存在条带噪声的模态所对应的时间系数进行了分解并滤波。通过重构观测亮温实现了对条带噪声的抑制。在定性验证条带噪声抑制效果的基础上,通过将观测亮温与模态亮温进行比较来定量评估条带噪声抑制后的数据精度。统计结果表明,经过条带噪声抑制后,观测亮温与模态亮温的标准差减小约0.018 K,进一步提升了MWTS的数据精度。
风云三号D星 微波辐射测量 温度探测仪 大气温度廓线 条带噪声 FY-3D microwave radiation measurement temperature sounder atmospheric temperature profile stripe noise 
红外
2019, 40(12): 28

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