1 长春理工大学空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
2 西安交通大学电信学院，陕西 西安 710049
3 北京理工大学光电学院，北京 100081
开展了多谱段信息融合的偏振成像探测方法和技术研究，提出了多谱段偏振成像仪器总体方案；深入分析了目标起偏和传输特性建模与测试、高消光比金属微纳格栅偏振元件的优化、多谱段偏振成像探测系统光学设计、多谱段偏振信息处理等关键技术方案。提出一种新颖的深度网络，通过自学习策略来解决偏振图像融合问题，为研制多谱段偏振成像探测实验样机提供技术支撑，以满足偏振光学成像中目视辅助和引导的实际应用需求。
成像系统 多谱段偏振 目视辅助 偏振特性 微纳格栅 光学学报
2023, 43(15): 1511004
多谱段复杂红外场景模拟技术是红外成像制导半实物仿真系统试验的关键技术，其技术特性限制了整个仿真平台的总体性能。实现多谱段复杂红外场景模拟的技术途径主要包括电阻阵列、光热图像转换阵列、数字微镜、液晶空间光调制器、红外发光二极管阵列、相变材料阵列、可调发射率半导体屏、量子点下转换芯片、光致发磷光材料、光子晶体等。本文回顾了多谱段复杂红外场景模拟技术的发展历史，介绍了典型技术的实现原理，讨论了每种技术的相对优点和缺点，并总结了国内外主要研究机构的研究现状。最后，对这些技术的性能参数进行了比较。
成像系统 红外 多谱段 复杂红外场景生成 半实物仿真试验 光学学报
2023, 43(15): 1511002
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
针对离轴三反多谱段空间相机光学件自由度多、通道多且装调复杂的难题，进行了光学仿真分析和计算机辅助装调。根据光学设计结果，设计了基于光线追迹的视场光阑，给出了红外通道和可见光通道的波像差,并仿真分析了次镜和三镜的灵敏度矩阵。用可见光干涉仪对全反射式红外通道进行了装调。根据干涉仪得到的Zernike像差系数，结合计算机辅助装调仿真结果，以主镜为基准调整了次镜与三镜的空间位置关系，直至系统波前满足设计要求。红外通道中心视场和边缘视场的波前均方根(Root Mean Square,RMS)装调结果分别为0.15λ (λ=632.8 nm)和0.33λ；可见光通道中心视场和边缘视场的RMS值分别为0.06λ和0.07λ。考虑到加工和装调误差，装调结果与设计结果基本一致。相机在轨图像清晰，成像质量高。
空间相机 多谱段 多通道 装调 space camera multispectral multichannel alignment
Xizang Key Laboratory of Optical Information Processing and Visualization Technology， Xizang Minzu University，Xianyang72082， China
提出协同分层波谱识别法，分别从兰州、榆林市Hyperion高光谱图像上识别9种目标地类，并与SVM监督分类对比。针对Hyperion图像波谱识别的4个难点：光谱信息高保真融合、敏感谱段提取、“椒盐效应”去除、 消除“同物异谱” 现象导致的误判，协同应用WP-GS融合、导数变换、4尺度面向对象分割和多谱段SAM解决上述难点，并基于Hyperion导数变换图像分析波谱变化特征、提取敏感谱段、从4个尺度层依次识别9种目标地类，然后根据目视评判和定量评价，与综合使用Gram-Schmidt光谱锐化融合/Savitzky-Golay卷积滤波/PCA变换的SVM监督分类结果比较识别精度。实验结果表明WP-GS融合的光谱保真效果优于Gram-Schmidt光谱锐化；4尺度面向对象分割抑制“椒盐效应”的效果优于Savitzky-Golay卷积滤波、移动均值滤波；多谱段SAM利用导数波谱特征能够消除因照度不同对同一类别地物的误判。采用协同分层波谱识别法，兰州市Hyperion图像波谱识别的总体精度、Kappa系数分别为89.52%、0.852，较SVM分类分别提高18.68%和17.52%；榆林市Hyperion图像识别地物的总体精度、Kappa系数分别为91.12%、0.873，较SVM分类分别提高17.80%和16.89%。协同分层波谱识别法应用多种技术一体化解决Hyperion图像应用难点，有效利用导数波谱变化特征提取目标敏感谱段，在复杂环境下识别目标地类的能力优于SVM监督分类。
星载高光谱图像 导数波谱特征 敏感谱段 同物异谱 多尺度 多谱段SAM satellite-borne hyper-spectral image derivative spectrum feature sensitive bands same body with different spectrum multi-scale multispectral SAM
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对天底和临边综合紫外大气探测的需求, 分析了天底和临边双视场观测原理和技术指标, 设计和研制了多谱段双视场紫外大气探测仪原理样机。该样机光学系统由前透镜组、环形透镜、中继透镜组和窄带滤光片组成, 3个工作谱段的中心波长分别为265 nm、295 nm和360 nm, 带宽均小于20 nm, 天底视场为10°, 临边视场为360°(141.8°~146.6°), 焦距为5 mm, F数为3.3, 通过切换窄带滤光片完成3个谱段的探测。多谱段双视场紫外大气探测仪整机质量约为3 kg, 体积为Φ90 mm×300 mm。对样机的静态传递函数和像面照度均匀性进行了测试。测试结果表明, 在特征频率38.5 lp/mm处, 天底视场的静态传递函数为0.24, 临边视场的静态传递函数为0.22, 像面照度均匀性为94%, 均优于设计指标要求。该原理样机体积小、重量轻, 满足空间光学遥感仪器小型化和轻量化的要求。
光学设计 紫外大气探测仪 多谱段双视场紫外探测仪 紫外滤光片 optical design UV atmospheric sounder multiband two field UV sounder UV filter
中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室，上海 200083
声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter, AOTF)是一种新型分光器件，近年来在光谱分析技术领域得到广泛应用。首先分析了AOTF的分光特性及驱动要求，介绍了AOTF器件的关键性能指标和测试方法。其次针对AOTF器件性能设计了专用测试系统。系统采用单色仪作为光源，通过多谱段集成检测方法，能对宽光谱AOTF器件进行驱动频率匹配、衍射效率和光谱分辨率的测试。测试系统波长的覆盖范围是400~3 200 nm，光源稳定性优于98%，光谱分辨率在450 nm处小于0.4 nm，在2 400 nm处小于2.0 nm。最后以短中波晶体的测试为例，验证了该测试系统的功能及性能，达到了设计要求。基于多谱段集成检测的宽光谱AOTF性能测试系统由于其高效、便捷等特点，具有很强的工程应用价值。
声光可调谐滤波器 性能测试 多谱段集成检测 中波红外 AOTF performance testing multi-band acquisition MWIR
1 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 东方红卫星公司, 北京 100081
为表征在轨卫星的自旋稳定、三轴稳定和“翻滚”三种运动状态，提出了一种基于可见光时序多谱段信号分析的目标运动状态辨识方法，分析了目标运动状态与观测星探测视场内时变的目标表面材料间的对应关系，以及材料属性/种类与时序双色比聚类信息之间的关联性。提出了基于时序双色比特征高斯混合聚类的目标表面材料种类判别算法以及目标运动状态辨识算法。综合考虑卫星的背景特性、材料特性、结构特性、轨道特性，对三种运动状态卫星的多谱段信号进行了数学仿真，对目标运动状态辨识算法进行了验证，证明了所提出算法的有效性。
空间光学 运动状态辨识 反射信号 多谱段 卫星
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 电子科技大学光电信息学院，四川 成都 610054
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国南方玻璃集团成都南玻有限公司，四川 成都 610200
5 西华师范大学物理与电子信息学院，四川 南充 637002
长焦距、多谱段、轻量化成像系统具有分辨率高、轻小型等优点，是目前成像系统设计的一个重要研究方向。针对制冷型红外同轴三反射结构中心遮拦大的不足，提出了一种改进型的同轴三反射镜成像系统，在系统三镜后加平面反射镜，将系统光线进行折转，利用三个反射镜的二次曲面系数校正轴外像差，给出了具体的设计思路及考虑问题，并给出了一个焦距f=400 mm, F/#为4，全视场角为1.72°的设计实例。设计结果表明，系统成像质量接近衍射极限。
红外探测 成像系统 多谱段 infrared detection imaging system multi-spectrum
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
临近空间领域的探测对未来战争将发挥无法估量的作用。提出了利用地面光学无源探测设备 对临近空间的目标飞行器进行探测的设计方案。文中对临近空间目标的光谱特性做了细致分 析，给出了系统应用多谱段进行探测的必要性。给出了探测系统的硬件架构。从光学系统的 焦距和对比度两个方面详细分析了系统的设计指标。假设目标的直径为20 m，太阳高角为15°， 当光学系统的焦距大于280 mm时，目标与背景之间的对比度为0.33。从理论上证明该系统方案 是有效可行的。
临近空间 多谱段 光学探测 焦距 对比度 near space multispectral optical detection focal length contrast
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 长春大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
针对多谱段时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)输出通道多的结构特点和工作频率高的应用要求，提出了一种多谱段TDI-CCD高速成像系统。采用单片可编程逻辑器件作为成像系统的控制核心，实现了视频处理器组的配置与控制以及12路数字视频信号的整合；采用高速集成视频处理器完成模拟输入电荷耦合器件(CCD)信号的视频处理和需精细调整相位的视频处理相关控制信号及水平转移信号的产生；采用高速集成驱动器实现高速低占空比信号的驱动。实验结果表明该系统满足设计要求，在像素时钟为20 MHz 时工作稳定正常，信噪比大于45 dB，动态范围不低于58 dB，可同时高速获取分辨率较高的全色图像和光谱信息丰富的多光谱图像。
成像系统 多谱段 时间延迟积分电荷耦合器件 高速成像 集成视频处理器 光学学报
2013, 33(s1): s111002
