1 滇西科技师范学院生物技术与工程学院, 云南 临沧 677000
2 滇西科技师范学院生物技术与工程学院, 云南 临沧 677000西南大学工程技术学院, 重庆 400715
3 西南大学工程技术学院, 重庆 400715山东省农业科学院茶叶研究所, 山东 济南 250100
4 山东省农业科学院茶叶研究所, 山东 济南 250100
为实现成品红茶中外源蔗糖含量的快速有效检测, 将凤庆大叶种红茶作为研究样本, 采用近红外光谱技术, 构建了成品红茶中外源蔗糖含量的定量预测模型。 首先, 制作不同外源蔗糖含量（0、 250、 500和750 g）成品红茶样品并采集其近红外光谱数据。 为提高模型预测精度, 选取标准正态变换（SNV）、 多元散射校正（MSC）、 平滑（Smooth）和中心化（Center）4种不同的预处理方法降噪处理后建立偏最小二乘回归（PLSR）模型, 根据模型效果, 优选出最佳的SNV预处理方法, 其校正集相关系数（Rc）为0.907, 预测集相关系数（Rp）为0.826, 相对标准偏差（RPD）为1.75。 为减少光谱中冗余信息对模型运算速度的影响, 利用竞争性自适应加权算法（CARS）、 混合蛙跳算法（SFLA）、 迭代空间收缩算法结合迭代保留信息变量算法（VCPA-IRIV）和变量迭代空间收缩算法（VISSA）等方法从SNV预处理后的光谱中提取对蔗糖敏感的特征波长, 利用主成分分析（PCA）将全光谱和所筛选的特征波长降维处理后, 分别建立线性PLSR和非线性的支持向量回归（SVR）、 随机森林（RF）定量预测模型。 结果表明, 经过SNV预处理后, 非线性的SVR和RF模型性能优于线性的PLSR模型, 其中VCPA-IRIV-SVR为最优模型, 其Rc值为0.950, Rp值为0.924, RPD值为2.51。 研究表明近红外光谱技术对于红茶加工过程中掺杂蔗糖含量的定量预测是可行的, 为实现红茶安全质量的无损检测提供了支撑。
红茶 掺糖 近红外光谱 无损检测 Black tea Adding exogenous sucrose Near-infrared spectroscopy Non-destructive testing 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2649
针对不同大气环境条件下激光测距机最大测程显著变化的问题, 建立了表观光学参数大气能见度V与大气吸收系数、散射系数和总衰减系数之间的关系, 采用蒙特卡罗方法仿真了激光大气传输过程, 以美国Voxtel公司的远程激光测距机为例, 定量计算了雾天环境下能见度变化对最大测程的影响。结果显示:标称最大测程为10 km的激光测距机在能见度为20 m、300 m和1 500 m的气象条件下, 最大测程分别为30 m、335 m和1 240 m; 测距机最大测程随气象条件的改变会发生明显的变化。该仿真方法可评估大气光学参数对激光测距机测程的影响, 以及指导系统设计阶段的参数优化。
激光测距机 最大测程 大气能见度 蒙特卡罗仿真 大气传输 laser rangefinder maximum range atmospheric visibility Monte Carlo simulation atmospheric transmission
1 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072
2 中国资源卫星应用中心, 北京 100094
作为我国自主研制的首颗1∶10000比例尺立体卫星,高分七号(GF-7)卫星搭载的全波形激光测高仪和双线阵光学相机为全球范围内数字高程模型的建立提供了新的途径。为确定激光脚点在双线阵立体影像中的位置,进而实现两者的复合测绘功能,监视激光指向的足印相机和双线阵相机一般需要在白天同时工作,以确定激光光斑在双线阵相机图像坐标系下的位置。采用同步曝光模式时,足印相机中的光斑图像往往与地物和云层重叠,在强背景噪声条件下由足印相机图像提取的光斑中心精度较差,甚至无法提取光斑中心。基于多轨足印相机图像的分析,激光器在连续工作时,光斑中心随其工作时间的增加在X方向正向偏移并呈现一定的线性,其线性变化规律受激光器出光能量波动的影响;而在Y方向上则基本稳定,可以采用分段线性拟合、数据插值的方式来获取强背景噪声条件下光斑中心的位置,从而提升激光数据的利用效率。激光指向的变化规律也为后续激光载荷系统误差标定与计算提供了依据和参考,也为后续激光测高仪数据的分析和处理提供了新的思路。
遥感 高分七号卫星 激光测高仪 激光指向 足印相机 强背景噪声 光斑中心 光学学报
2021, 41(23): 2328003
过去几十年中激光雷达的发展对于海洋监测有着重大意义,而星载单光子激光雷达以更高的分辨率和测量精度展现了其在海洋遥感中的优势地位。结合单光子探测器的响应特性,依据海面反射模型,提出了一个定量计算海面回波信号强度的理论模型。使用ICESat-2(The Ice, Cloud, and land Elevation Satellite 2)对地观测激光测高卫星搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)的参数作为输入,采用ICESat-2获取的ATL03数据统计回波信号强度和全球风场数据验证模型,模型在菲律宾海域统计的多轨数据较好,在海面风速为4~10 m/s的情况下,其均值误差为0.0037个光子/脉冲,均方根误差为0.153个光子/脉冲。分析得出了星载单光子海洋测高仪回波强度和海平面上方平均风速的关系,该结论对海平面上方风速反演提供了重要的理论依据。
传感器 ICESat-2 单光子探测器 激光雷达 海面回波信号 光学学报
2021, 41(19): 1928002
1 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072
2 中国资源卫星应用中心, 北京 100094
使用足印相机同时对激光光斑和地表成像会导致相机中的激光光斑影像与地面影像重叠,造成激光光斑的中心定位精度较差。本文针对GF-7卫星足印相机实测的图像特点,提出地物噪声图像分类方法,优化高斯拟合光斑中心定位的处理流程,同时分析不同地物噪声背景下光斑图像的分类方法以及对应的光斑中心的提取精度。实验结果表明,所提方法在低中高的不同噪声条件下,中心定位精度分别为0.11,0.13,0.16 pixel,定位方差分别为0.020,0.262,0.341 pixel。在信噪比更好的夜间,光斑定位精度为0.02 pixel,定位方差为0.0036 pixel,说明噪声是影响光斑中心定位精度的最主要因素。
遥感 高分七号卫星 激光测高仪 足印相机 背景噪声 光斑中心定位 光学学报
2021, 41(17): 1728001
1 北京有色金属研究总院产业发展部, 北京 100088
2 北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所, 北京 100088
3 中国科学院电工研究所, 北京 100190
利用射频等离子体增强化学气相沉积技术, 以 CH4为气源, 在单晶锗基底上制备了具有红外增透效果的薄膜。 Raman光谱分析表明, D峰和 G峰分别位于 1200～1450 cm-1和 1500～1700 cm-1之间, 说明薄膜具有典型的类金刚石的特征峰, 可知镀制的薄膜是类金刚石膜。通过研究射频功率对类金刚石膜红外透过率以及硬度等性能的影响, 分析了类金刚石膜的红外透过率和纳米硬度随着薄膜中 sp3含量的增加而增大的原因, 从而找出一种利用 PECVD方法制备 DLC膜的最佳工艺参数。
类金刚石膜 Raman光谱 红外透过率 DLC films RF-PECVD RF-PECVD Raman spectrum infrared transmittance
本文提出一种可以分别再现双脉冲曝光粒子场全息图的两幅图像的技术,记录全息图时,利用电光晶体和偏振分光棱镜,使两个光脉冲的物光波或参考光波沿不同的空间路径到达全息底板,从而通过不同的空间滤波在再现全息图时分别获得对应于不同脉冲时刻的粒子场图像.实验证实了该技术的可行性.
双脉冲曝光全息图 电光效应 空间滤波 假彩色编码
