张羽 1,2,3,4李治国 1,2,3,4刘辉 1,2,3陈明徕 1,2,3[ ... ]张怀利 5,*
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院空间精密测量技术重点实验室，西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100084
4 青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东 青岛 266200
5 航天工程大学，北京 101499
为了研究激光相干阵列在全大气层湍流中的成像能力，在全相位闭合等方法的基础上，利用HV57模型中的大气折射率结构常数来标定大气相干长度，通过当地风速和光路高度等参数计算了实验所在地等效整层大气湍流的水平传输距离，研制了Ф1.5 m等效孔径的激光相干发射阵列，对1.2 km远处物体进行了成像实验，成像分辨率达到了亚角秒级。验证了激光相干阵列成像系统对大气湍流影响的抑制作用和成像能力，可为未来研制实体激光相干阵列成像系统提供理论与技术支撑。
激光相干阵列 傅里叶望远 主动照明成像 大气湍流 图像重构 Laser coherent array Fourier telescope Active illumination imaging Atmospheric turbulence Image reconstruction 光子学报
2021, 50(12): 1201004
红外与激光工程
2020, 49(9): 20190569
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
建立了基于目标粗糙特性的主动照明信标数值计算模型,分析了目标粗糙特性对散射回波光强均匀性和波前均方根的影响,对比了不同目标粗糙程度下主动照明信标探测波前和点光源信标探测结果的差异,以及自适应光学系统校正效果。研究结果表明:随着目标表面粗糙程度减弱,散射回波的波前均方根变大,主动照明信标和点光源信标探测波前结果差异增大,自适应光学系统校正效果下降。此外,增多照明光路数可以抑制弱粗糙表面时上行链路湍流对主动照明信标波前探测的影响。
自适应光学 波前探测 主动照明信标 粗糙表面
1 北京跟踪与通信技术研究所 空间目标测量重点实验室, 北京 100094
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
3 中国科学院大学, 北京 100049
简述了强度相干成像原理, 分析了照明激光散斑效应, 并仿真了散斑效应对频谱模值的影响, 利用数字微镜阵列设计实验, 根据自适应望远镜测得的波前数据设置数字微镜阵列翻转状态, 对不同目标采集光强涨落信息, 利用基于先验信息的迭代算法进行图像恢复.结果表明：目标散斑光场强度涨落服从负指数分布; 散斑光场使得目标频谱模值高频部分出现误差; 利用基于先验信息的迭代算法能较好地恢复目标图像, 目标恢复图像峰值信噪比最高可达29.87 dB.
强度相干成像 主动照明 散斑效应 光强涨落 图像恢复 Intensity correlation imaging Active illumination Speckle effect Intensity fluctuation Image recovery
北京跟踪与通信技术研究所 空间目标测量重点实验室, 北京 100094
在主动照明强度相干成像方法中, 考虑相干性变化对成像频谱模值的影响.建立上行链路光场空间相干性变化模型; 引入相干因子建立基于相干性变化的强度相干成像模型; 仿真相干性变化对强度相干成像频谱模值的影响; 最后设计实验验证模型的正确性, 分析所提模型和原模型恢复频谱模值与真实频谱模值的峰值信噪比.结果表明：在有激光主动照明时引入相干性因子是必要的,不同湍流相干长度下峰值信噪比较原模型提高了3.6%~6.2%.基于相干性变化建立的强度相干成像模型恢复的频谱模值质量更好.
强度相干成像 主动照明 相干性变化 频谱模值 峰值信噪比 Intensity correlation imaging Active illuminate Coherence change Spectral modulus Peak signal to noise ratio 光子学报
2018, 47(10): 1011004
温州大学数理与电子信息工程学院, 浙江 温州 325035
针对传统多光谱成像颜色测量系统光谱反射率重建算法计算量大、操作繁琐耗时、成本高等缺点,提出一种由LED主动照明光源和黑白高速相机构建的多光谱成像颜色测量系统。采用多个单色LED拟合出相对光谱功率分布与相机光谱灵敏度曲线成倒数关系的照明光源,并利用黑白相机的输出响应直接重建物体的光谱反射率。实验结果表明,与分光光度计测量结果相比,该方法测量Macbeth ColorChecker 24标准色卡的光谱反射率的平均误差在2.3个CIELAB色差左右。该系统具有原理简单可行、不需要滤光片、光谱反射率重建算法简单快速等优点。
视觉光学 颜色测量 光谱反射率重建 LED光源拟合 主动照明光源 多光谱成像系统
1 上海大学通信与信息工程学院， 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室， 上海 201800
设计了高能激光自主自适应光学系统，利用高能激光的主动照明探测方式对目标进行探测。由于接收到的探测回波光场受散斑效应的影响，因此建立了探测系统的物理模型，具体分析散斑效应的影响。通过散斑光强自相关函数，理论上分析确定了散斑的平均尺度；通过部分相干理论，研究了该系统接收面散斑孔径积分场复相关函数并讨论了不同散斑天线尺度比情况下的积分场复相关函数宽度；分析了目标的成像放大率和理想分辨率，讨论了物像尺度与焦平面光斑尺度之间的关系；通过系统的数值仿真，分析了不同尺度散斑对焦平面光斑阵列的影响；叠加大气湍流，确定了散斑场对大气湍流探测的影响。结果表明散斑尺度介于阵列子孔径和大孔径尺度之间为最佳设计，此时较高的位移测量精度和整体探测率可以兼得。
大气光学 激光散斑 部分相干理论 主动照明 波前探测 自适应光学 光学学报
2016, 36(10): 1001001
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 北京航天自动控制研究所 宇航智能控制国家重点实验室, 北京 100039
受光学系统离焦、大气扰动、平台振动的影响, 激光主动照明系统捕获的图像容易被模糊, 而传统的去模糊方法难以取得良好的复原效果, 故本文提出基于光纹特征的盲解卷积复原方法来实现图像去模糊。首先将模糊图像降采样, 建立尺度金字塔, 在尺度空间查找光纹特征图像块。随后基于激光主动照明图像饱和像素较多的特点, 提出新的图像退化模型。最后针对模糊核估计、光纹参数更新、清晰图像复原3个步骤, 提出适用的能量函数, 迭代复原出无噪清晰图像。搭建了主动照明系统, 在捕获的激光主动照明图像上进行了实验, 并与现有方法进行了对比。结果表明: 本文方法不仅能够复原出清晰图像, 而且能有效抑制振铃效应, 其客观评价指标峰值信噪比(PSNR)优于已有的其他算法。
激光主动照明 图像去模糊 光纹特征 能量函数 振铃效应 laser active illumination image deblurring light vein feature energy function ringing artifact
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
为提高跟踪测量系统对暗弱目标的探测能力, 设计一套自动化激光主动照明光学系统, 对跟踪测量视场范围进行主动辅助照明。该系统在02~5 km距离处的照明直径均为10 m, 计算出其在-20 ℃及+45 ℃的温度调焦量, 照明仿真结果表明系统照明不均匀性＜15%。通过研究系统像差对照明均匀性的影响, 以及对设计的调光组进行分析, 得到调光组移动量与照明距离之间的理论关系, 表明自动调节调光组位置即可实现不同照明距离处的均匀照明。设计和分析结果表明, 该主动照明系统能够自动调节调光组位置, 实现跟踪测量视场内的均匀照明, 有利于跟踪测量系统对于暗弱目标的探测。
激光主动照明 自动化 照度均匀 laser active illumination automation uniform illumination
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种结合轮廓转动惯量和特征包(BoF)算法的激光主动照明目标识别方法。介绍了转动惯量的定义，并提出了一种多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法和轮廓转动惯量局部不变特征提取方法。多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法能够提取出包含轮廓的最小特征区域，而轮廓转动惯量局部不变特征能够很好地描述轮廓的大小、位置、规则度等信息，对于各种图像变换具有不变性，并且计算效率较高。使用BoF算法统计图像的轮廓转动惯量局部不变特征，生成归一化特征直方图作为整幅图像的特征向量，输入训练好的支持向量机分类器进行识别。实验结果表明与基于Hu 矩和BP 神经网络的目标识别方法相比，所提算法在旋转和仿射变换下的识别率分别提高7.33%和19.08%。
图像处理 激光主动照明 目标识别 轮廓转动惯量 特征包
