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 长春精测光电技术有限公司，吉林 长春130012
3 小米通讯技术有限公司，北京100089
针对多重差分航空相机图像检焦精度的问题，提出了一种多重差分空间滤波器参数选取方法。首先，介绍了空间滤波法以及基于空间滤波效应的自动检焦。然后阐述了多重差分滤波检焦法的具体实施过程，并从滤波器输出信号功率谱角度分析了滤波器参数的选取与检焦精度、灵敏度的关系。最后设计动态成像实验，在典型导轨移速532 mm/s下采集外景图像，选取不同的滤波器参数分别进行20次像面检测，并将其结果与传统图像检焦算子的检焦效果进行比较。结果表明，本文方法选取的参数使得检焦精度比Brenner算法提高了18%，且检焦系统的最大误差为3392 m，小于光学系统允许误差(768 m)，满足实际工作需求。
光学成像系统 航空相机 焦面检测 空间滤波器参数 optical imaging system aerial camera focal plane detection filter parameters
江西省科学院 应用物理研究所, 江西 南昌 330012
针对空间滤波测速（SFV）中的速度解算算法和系统设计参数优化问题, 使用计算机仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算新算法, 设计了计算机仿真计算实验, 得到线列图像传感器采集的特征目标的图像和速度解算精度。在运动物体的速度范围为0.1~100m/s内, 设计的SFV均可以解算出物体的运动速度, 解算速度相对误差的均值偏差为-0.250%, 相对误差的标准差为0.623%。使用Monte Carlo仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算算法中功率阈值对速度测量精度的影响, 以物体运动速度100m/s为例, 解算得到的运动速度的误差由功率阈值为0dB时的1.065m/s降低至功率阈值为-5dB时的0.381m/s, 即相对误差由1.065%降低至0.381%。
空间滤波测速 速度解算算法 对数加权平均 Monte Carlo仿真 spatial filtering velocimeter speed retrieval algorithm weighted average of logarithm Monte Carlo simulation
华北电力大学电气与电子工程学院, 北京 102206
相较于传统的二维频率选择表面, 三维频率选择表面能产生更多谐振点而提供更大带宽, 更容易达到小型化的要求, 能够提供更稳定的频率响应, 因而成为研究热点。本文提出了一种多级正交菱形结构的新型三维频率选择表面, 其基本单元结构是正交的菱形金属丝, 在其外部注入介电常数为2.2的聚合物作为支撑。入射角在0°~50°的条件下具备9.2 GHz共同带宽, 相对带宽超过50%, TE和TM极化的最大插入损耗皆不超过1 dB。该结构具备三个谐振点, 形成原因分别为正交菱形金属结构的谐振、结构和介质端面相互耦合产生的谐振, 以及介质端面的一阶法布里-珀罗谐振。通过调节介质的介电常数, 可利用更高阶的法布里-珀罗谐振进一步设计出通宽更宽的空间滤波器。考虑到工程应用, 文中也评估了此设计对天线远场方向图的影响。
三维频率选择表面 超宽带 角度稳定 低损耗 法布里-珀罗谐振 空间滤波器 three-dimensional frequency selective surface ultra-wideband angular stability low loss Fabry Perot resonance spatial filter
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
焦面检测准确与否对航空相机光学系统的成像质量起着至关重要的作用。为解决航空相机检焦问题,提出了一种基于多重差分滤波效应的检焦算法。首先,对检焦原理进行了介绍,在基本矩形滤波器的基础上进行设计,提出了一种适用于航空相机检焦的新型滤波器,消除了图像和滤波器之间相对位移产生的影响,并从数学角度证明了其可行性。然后,通过对图像的隔行采样对滤波器进行模拟,以完成图像检焦算法的设计。最后,利用实验采集的图像对所提算法的检焦效果进行了评估。实验结果表明,所提算法可以消除矩形滤波器和图像之间相对位移产生的正弦变化;算法灵敏度较高,最大误差为41.16 μm,小于光学系统的半焦深(76.8 μm),能够满足工程需求。
成像系统 航空相机 焦面检测 空间滤波效应
光子学报
2021, 50(11): 1110003
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200432
中国科学技术大学光学与光学工程系, 中国科学院量子信息重点实验室, 安徽 合肥 230026
随着光学信息处理技术的发展,图像边缘检测技术在光学高对比度成像、自动驾驶、人脸识别、天文观测等领域得到了广泛的应用。光学边缘检测主要是借助4-f空间滤波成像系统,通过在傅里叶平面上加载滤波器来修改图像的频谱信息,进而实现物体边缘轮廓的提取。介绍了几种不同光学图像边缘检测方式,进行了简要的理论分析,并总结了国内外的相关研究进展。
模拟光学图像处理 空间滤波 边缘检测 模式识别 激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011014
北京理工大学 光电学院 混合现实与新型显示工程技术研究中心, 北京 100081
在研究基于硅基二氧化钛纳米柱对空间光场位相调制特性的基础上, 结合菲涅尔衍射理论, 提出了一种基于共轭梯度优化算法的超构表面设计方法。通过该方法, 在可见光波段能够实现在任意衍射角度上对选取的波长进行滤波。衍射角分别为15°和30°, 波长范围在400～780nm, 对RGB三色光波进行单波长滤波。数值模拟结果验证表明, 所提算法得到的超构表面能在预定的衍射角下准确地产生目标强度谱。
超构表面 共轭梯度算法 光谱合成 空间滤波 nano-photonic devices conjugate gradient algorithm spectral synthesis spatial filtering
宁波大学机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
采用光学空间滤波方法,对基于变形镜生成的贝塞尔光束的质量进行改善。设计了一种环形滤波器,在贝塞尔光束的空间谱平面上滤除由变形镜圆顶误差引起的频谱分量,使贝塞尔光束的轴向光强分布更加均匀;设计了扇形和环形组合的滤波器,将圆对称的贝塞尔光束整形成椭圆贝塞尔光束,其主瓣的长短轴之比约为1.72,轴向光强半峰全宽达到247 mm,具有良好的无衍射特性。提出的空间滤波方法可有效提高基于变形镜生成的贝塞尔光束的性能,有利于其应用。
激光光学 贝塞尔光束 变形镜 光学空间滤波 圆顶误差 中国激光
2019, 46(12): 1205001
