1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
3 长光卫星技术股份有限公司，吉林长春10102
为了提高低轨光学卫星同轨立体成像中多次成像对目标区域指向精度，从而获取更大的重叠覆盖面积，即立体像对有效面积。首先，设计了一种采用地球椭球模型，并考虑地球自转以及卫星滚动方向机动的同轨双视/三视立体成像姿态规划方法。其次，为了缩减机动时间，以提高卫星单次成像可拍摄的区域长度，考虑执行机构力矩与角动量约束，设计了一种路径规划快速机动控制算法（Path planning Fast Maneuver Control，PFMC），即基于旋转轴不变约束的三轴机动的最短路径和角加速度连续路径规划以及结合角加速度前馈与内外环控制的快速机动算法。最后，以“吉林一号”卫星参数进行数学仿真，控制精度优于0.02°，稳定度优于0.001（°）/s，成像时长不低于10 s。在轨测试期间，获得了乌鲁木齐市的立体像对与数字表面模型，有效覆盖面积大于1 600 km2，双视成像的重叠率超过97%，验证了同轨双视立体成像规划与控制方法的可行性和有效性。
同轨立体成像 三轴姿态规划 快速机动 姿态控制 along-track stereoscopic imaging tree-axial attitude planning fast maneuver attitude control 光学 精密工程
2022, 30(14): 1682
光子学报
2021, 50(11): 1112005
利用光度立体成像法,重建签名笔迹立体形态样本集,基于样本图灰度数据进行量化分析,提出区域灰度差异度D和相邻区域灰度均值变化趋势V'两个特征指标,研究签名笔迹立体形态图灰度指标与签名者书写特征的相关性。实验中共采集5名志愿者1000枚签名共计2600个单字样本集,500枚临摹签名共计1300个单字样本集,在Lib-SVM分类器的基础上利用Canny算子提取边缘特征,通过膨胀腐蚀处理进行特征区域定位,并使用局部二值模式(LBP)算子提取特征区域纹理信息作为分类的特征向量。实验结果表明,经过图像处理后的特征区域二分类模型,可以有效区分真实和临摹签名笔迹的立体形态图,相比特征区域未处理的样本有较高的准确率,由此证明人工智能结合立体成像检测签名笔迹立体形态的方法具有科学性和可行性,能为签名笔迹鉴定提供技术支持。
成像系统 光度立体成像 签名笔迹检验 灰度均值 灰度差异度 图像处理 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0811001
1 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
受激光测距机作用距离和脉冲频率等的限制,主动测距方法无法在高空斜视远距离大区域成像模式中得以应用。针对该问题,提出了一种对同一目标区域进行多次立体成像测量的定位算法。利用机载定位系统测出平台位置、姿态信息,以及相机框架轴角信息,建立目标区域地理坐标与图像像素点间的映射关系,利用地球椭球模型求解目标初始地理信息,应用卡尔曼滤波器对数据进行自回归预测,采用蒙特卡罗法仿真分析误差对定位精度的影响。结果表明,立体成像40次后目标的定位精度优于20 m,立体成像180次后目标的定位精度优于10 m。采用飞行实验数据验证了该目标定位算法的有效性,在飞行高度为9800 m、倾斜角为78°时,立体成像40次后目标的定位精度优于35 m,可满足工程应用需求。
测量 机载光电相机 目标定位 立体成像 卡尔曼滤波 光学学报
2019, 39(11): 1112003
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
设计了一个视场角为30°的免散瞳立体成像眼底相机的光学系统。系统由成像系统和照明系统组成,在成像系统中,设计了新型眼底立体成像光学结构,并加入前置物镜来提高成像分辨率;在照明系统中,通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生,并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。研究结果表明,该系统不仅可以实现眼底视网膜图像的多角度同步采集,还可以实现眼底视网膜6×10
6 pixel的高清成像。系统对正常人眼的物方分辨率高于200 lp/mm,系统总长为290 mm,场曲值小于28 μm,畸变仅为-4.9%。系统具有较强的调焦能力,能对-7~+5 m
-1屈光度人眼的眼底进行清晰成像。
光学设计 眼底相机 立体成像 免散瞳 光学学报
2018, 38(11): 1122004
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
在三维立体成像技术研究中,图像深度提取不受光源照射方向及物体表面发射特性的影响,不存在阴影,因此可以更准确地表现物体目标表面的三维深度信息。为了获取精确的深度图像,提出一种深度获取方法,采用基于改进的遗传算法的最佳熵阈值图像分割法对图像进行分割处理,进而得到深度图像。此方法可明显提高所得到的深度图像的准确度和有效性。同时,改进遗传算法可以快速逼近最佳阈值,大大缩短最佳阈值图像分割过程中阈值的选取时间,提高分割效率和深度获取的准确性。
图像处理 三维立体成像 深度获取 熵 阈值分割 遗传算法 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021003
1 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
为了实现从不同角度同时拍摄同一眼底视网膜区域的图像, 使采用双目立体视觉法进行眼底三维重建成为可能, 设计了一种免散瞳立体成像眼底相机光学系统。该光学系统由成像系统和照明系统两部分组成, 在成像系统中, 使用Gullstrand-Le Grand眼模型来模拟正常人眼, 运用体视显微镜成像原理进行分光设计; 在照明系统中, 通过设置黑点板的方式消除网膜物镜产生的杂散光, 并加入环形光阑以避免角膜反射光的产生。设计结果表明, 本立体成像眼底相机光学系统截止频率在95 lp/mm处各视场的MTF值均大于0.2, 成像系统畸变小于-3%, 场曲值小于0.1 mm, 色差矫正良好, 并且具有较强的调焦能力, 能对-10~+5 m-1的人眼清晰成像。
光学设计 眼底相机 立体成像 眼模型 optical design fundus camera stereo imaging eye model
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
建立了一种基于同步辐射X射线的立体成像系统用于上海光源成像线站(BL13W)。该系统使用两个弯曲毛细管将同步辐射光引出并分为交叉的两束光，实验样品置于两束X射线交叉的位置，在其后一定距离处用成像探测器记录样品的两个投影。根据视差方程和相应算法计算出样品各组分的深度信息，得到样品的伪三维图像。与X射线计算机断层扫描技术相比，该方法成像的时间分辨率大大提升甚至接近单次曝光的时间，可以进行实时成像，并降低了样品受辐射的剂量。选用老鼠肝脏毛细血管的投影图像进行数值模拟，得到了理想的模拟效果。选取螺旋形金属丝在搭建的实验平台上进行立体成像，得到了初步的实验结果。螺旋形金属丝的立体信息可以清楚辨认。
X射线光学 同步辐射 X射线立体成像 立体匹配 毛细管
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对民用低成本立体成像的应用需求, 设计了一种轻小型立体成像相机光学系统, 旨在于在250 km轨道高度地面实现像元分辨率为50 m的立体成像, 该光学系统在焦面探测器配合下, 既可实现立体成像, 又可实现大画幅面阵成像。该系统焦距f′=32 mm, 视场角2ω=66°, 相对孔径D/f′=1: 6.8, 工作谱段450~750 nm。光学系统设计中, 采用反远距系统与消色差显微物镜两种光学结构组合的形式, 最终全视场光学传递设计值优于0.49@78 lp/mm, 几何畸变小于0.1%, 边缘视场与中心视场照度比0.83, 边缘视场与主光线入射角小于15°。光学系统采用精密定心装配, 并对成像质量进行了检测, 装调后相机光学系统传递函数的测试值均优于0.4@80 lp/mm, 满足实验室静态传递函数优于0.2的指标。该光学系统在成像幅宽、几何畸变数值等方面的指标均优于国内外典型立体相机。
光学设计 立体成像 光学遥感 定心装调 optical design stereo imaging optical remote sensing centering alignment 红外与激光工程
2016, 45(4): 0418002
