国防科技大学电子科学学院, 湖南长沙 410073
基于逆合成孔径雷达(ISAR)图像序列的卫星目标姿态估计是一项具有重大意义且富有挑战性的任务。现有的估计方法通常是基于图像中关键角点或线性部件的提取, 较难满足实时需求, 且都未能充分利用目标成像特性先验。本文提出一种基于成像特性与回归网络的卫星目标姿态估计方法: 提前确定各种姿态下的卫星目标成像特性, 并作为后续数据集标注的理论基础; 区别于传统的分类问题, 建立一种适用于姿态估计的回归网络与估计框架。采用毫米波频段的电测仿真计算数据对所提方法进行验证, 结果表明, 单张图像中估计的平均姿态误差可以控制在3.5 °以内。
逆合成孔径雷达 成像特性 回归网络 姿态估计 实时预估 Inverse Synthetic Aperture Radar(ISAR) imaging characteristics regression network attitude estimation real-time prediction 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 572
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 中国刑事警察学院 痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室，辽宁 沈阳 110035
3 刑事检验四川省高校重点实验室(四川警察学院)，四川 泸州 646000
4 中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都 610036
5 中国科学院大学，北京 100049
为了获得数字微镜器件（DMD）的真实光学特性，提出了微镜单元杂散光分布测试方法，并搭建实验装置对2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况进行测试。提出了一种杂散光测试方法，并针对微镜单元尺寸小、配置方式灵活的特点，设计了汇聚光斑大小连续可调的照明系统以及可以对微镜单元清晰成像的成像系统。通过实验得到了2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况。测试结果表明，单个微镜单元中心孔道位置附近反射的能量较强，靠近边缘位置反射的能量则相对较弱。此外，测试区域之外的微镜单元也会反射一部分能量，测试区域内微镜单元杂散光绝对强度最大值出现在中心孔道附近，其灰度值为6.86，紧邻测试区域微镜单元杂散光绝对强度最大值同样也出现在中心孔道附近，其灰度值为4.01，由此可以说明中心孔道位置附近的杂散光较强；测试区域内微镜单元的杂散光相对强度相对较弱，从测试区域边缘开始急剧增大，经过大约两个微镜单元后达到峰值，数值为293.5%，此后开始急剧下降。
数字微镜器件 微镜单元 杂散光分析 成像特性 精密测量 DMD micro-mirror unit stray light analysis imaging properties precision measurement
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 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
针对可见光与红外大口径薄膜衍射光学系统在空间上应用的可行性问题,提出基于二维时域有限差分法的大口径衍射光学成像特性的仿真模型与快速分析的计算方法。首先充分考虑大口径衍射光学元件的亚波长微结构尺寸的电磁场调制特性,建立亚波长结构尺寸的衍射光学系统成像特性分析模型;然后通过矢量化编程和GPU加速运算提出快速求解方法,有效解决由矢量计算所致计算量庞大的问题;最后利用建立的成像特性分析方法对大口径衍射光学系统进行成像特性分析实验。实验结果表明:该方法可在有效表征亚波长微结构衍射光学系统成像特性的基础上,实现衍射光学元件成像特性的快速分析。
衍射 成像特性 矢量衍射理论 衍射效率 矢量化加速 光学学报
2020, 40(17): 1705002
北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
搭建了共焦布里渊显微镜装置，采用532 nm的单模激光器激发样品布里渊散射光，显微物镜放大倍数为100倍，数值孔径为0.8，采用串联扫描式多通道法布里-珀罗（F-P）干涉仪收集布里渊光。从实验中测得了装置的共焦光强响应曲线，以及二氧化硅玻璃、硅胶和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）3种样品的布里渊光谱。采用全新的光子数组分权值数据处理方法仿真分析了此装置的轴向成像分辨力，以及测试样品为二氧化硅玻璃-硅胶-PMMA多层样品时，样品的频移、轴向声速和纵向弹性模量3种参量的轴向成像特性,并对此方法获得的3种参量的轴向成像特性曲线进行了误差分析。仿真结果显示，光子数组分权值数据处理方法可使装置的轴向成像分辨力提高至约2 μm。在信噪比高于1.46 dB时，通过误差关系曲线可获得精确的布里渊频移值、轴向声速和纵向弹性模量。
显微 共焦显微 光谱成像 布里渊散射 成像特性 误差分析 光学学报
2016, 36(10): 1018001
掌握背景在椭圆轨道红外监视平台成像特性是开展红外图像数据处理的基础。首先，构建了椭圆轨道红外监视平台的几何投影模型和信号传递模型，给出了红外传感器的成像模型；其次，分析了平台姿态、背景本体相对运动、卫星轨道等因素对背景成像特性的影响，并推导给出了相关数学影响模型；最后，通过仿真试验验证了数学推导模型的正确性，并给出了背景成像特性的综合仿真结果。分析结果表明：椭圆轨道红外监视平台探测图像中，背景呈现出了新特性，对红外图像数据处理提出了新要求。
红外成像特性 成像模型 椭圆轨道 天基红外系统 infrared imaging characteristic imaging model elliptical orbit space based infrared system 红外与激光工程
2016, 45(3): 0326001
1 中北大学电子与计算机科学与技术学院，山西 太原 030051
2 中北大学理学学院，山西 太原 030051
双色中波红外成像是红外多波段探测研究的重要分支，以双色中波成像及其图像处理为线索，按照“探测—成像—融合”的思路，从双色中波探测器研制、探测成像应用、成像特性分析和图像融合4个方面分析了双色中波红外成像融合技术的研究现状，指出了双色中波图像融合研究中存在的问题及其原因，提出了在双色中波红外图像差异特征形成机理研究基础上，探索差异特征驱动的多级融合方法、融合工程化及建立新的图像融合评价方法的发展思路。
红外成像 双色中波 成像特性 融合方法 infrared imaging dual–color mid-wave infrared imaging characterizations image fusion
1 曹集团公司， 犹他州 盐湖城 84118
2 淮安信息职业技术学院， 江苏 淮安 223001
运用矩阵运算方法，得到一个与自聚焦透镜完全等价的单薄透镜光学系统。这个等价光学系统，仅由一个正薄透镜和两个完全相同的光学间隔组成。在近轴近似条件下，它可以替代自聚焦透镜，从而大大简化包含复杂自聚焦透镜的光电系统的光学分析。利用这个等效光学系统，对所有节距的自聚焦透镜的成像特性进行了研究，阐明了各个节距的自聚焦透镜的物像关系。并在此基础上讨论了该等效系统在光纤准直、复印机光学系统以及光纤耦合器里的应用。
光学器件 自聚焦透镜 矩阵光学 等效光学系统 成像特性 激光与光电子学进展
2010, 47(11): 111801
1 军械工程学院 光学教研室，石家庄 050003
2 装甲兵工程学院 科研部，北京 100072
3 陆军指挥学院，石家庄050084
为了通过对基于漫反射探测的全向激光告警系统性能的分析，进而达到对系统性能优化的目的，采用理论推导和实验分析的方法，讨论了普通鱼眼镜头的成像规律，得出了系统所使用的鱼眼镜头的成像规律。推导了全向激光告警系统中探测器接收到的漫反射信号功率公式，讨论了鱼眼系统像面照度均匀性，分析了系统中CCD成像特性，得出光斑成像像素个数的公式。采用针对不同成像像素数，得出不同CCD成像面上单像素所探测到的光斑功率公式的方法。得到了不同传输距离时，光斑成像的像素数与探测器距光斑距离d的关系图；不同的能见度条件下探测器所探测到的单个像素功率与传输距离R的关系图；以及在能见度和传输距离一定的条件下，探测器单个像素功率随距离d的变化图。研究结果对于基于漫反射探测的全向激光告警系统设计和研制，优化系统性能具有重要帮助。
激光技术 全向激光告警 成像特性 漫反射 探测功率 laser technique omni-direction laser warning image characteristic diffusive reflection detection power
北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京 100191
针对传统稀疏孔径均匀圆周阵列的调制传递函数在截止频率区域内易出现零值而影响成像质量的问题,提出一种由两个均匀圆周阵列嵌套构成的无冗余的双圆周稀疏孔径结构。给出该阵列的光瞳函数以及调制传递函数的解析表达式。以5-3结构的双圆周阵列为例,以实际空间截止频率为像质评价准则,从子孔径直径、内环圆周半径以及内环旋转角度等几个方面详细分析了双圆周阵列的成像特性,给出不同情况下的实际截止频率值,并对双圆周阵列稀疏孔径系统进行模拟成像和图像复原。将该结构与均匀圆周阵列,Cornwell优化圆周阵列进行比较。结果表明,相同条件下,该阵列具有更大的实际空间截止频率,并且成像质量随着填充因子的减小而逐渐下降。
应用光学 稀疏孔径 调制传递函数 成像特性
1 重庆师范大学 初等教育学院，重庆 400700
2 西南大学 物理学院，重庆 400715
采用离子交换工艺和精密加工技术制作了方形自聚焦透镜5×5阵列，并对其成像特性进行研究。结果表明：方形自聚焦透镜阵列相对于圆形孔径阵列而言，能有效增大填充系数，提高受光面积，其多重像和综合像的像质均匀，成像质量好。分析了导致多重像偏离和综合像变形的原因，并给出解决这一问题的关键技术。
方形自聚焦透镜阵列 成像特性 多重像 综合像 square GRIN lens array imaging property replicated image synthetic image
