1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 长光卫星技术股份有限公司, 吉林 长春 130000
本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射，采用蒙特卡洛（Monte Carlo）法，基于非结构四面体网格编写了仿真程序，并对计算结果进行了对比验证。进一步地，对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流，采用带帆板的网格对有无遮挡情况下各表面受到的轨道外热流进行了分析。结果显示，在对地模式下考虑遮挡后，−Y表面平均热流值降低了53.79 W/m2，+Y−Z侧帆板表面平均热流值降低了32.05 W/m2。结合表面材料属性，分析了各表面的温度特性，并结合帆板温度的在轨遥测数据，验证了计算的准确性。最后，计算了两种模式下各方向的红外辐射强度。结果表明，不同观测模式下各表面受热流的影响不同，对地模式下各表面温度随时间变化较大，而对日模式下各表面热流较为稳定。两种模式下，太阳能帆板的温度较高，辐射强度较大，具有明显的红外特征，便于开展红外观测。
轨道外热流 空间目标探测 红外辐射 蒙特卡洛方法 orbit external heat flow space target detection infrared radiation Monte Carlo method
1 东北林业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
2 东北林业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040信阳农林学院, 河南 信阳 464000
3 亚联机械股份有限公司, 吉林 敦化 133700
厚度为0.8 mm的超薄纤维板是目前纤维板品类中的试验创新产品, 树皮含量对其生产设备参数的设定以及静曲强度、 耐水性等质量指标影响较大, 精确测定超薄纤维板木纤维中树皮含量极为重要。 目前树皮含量的精确测定较为困难, 本试验通过高光谱近红外成像系统结合相关算法建立了纤维树皮含量检测模型, 创新了纤维树皮含量的检测方法。 利用高光谱成像仪分别测定了含有杨木树皮为0%、 3%、 5%、 7%、 10%、 12%、 15%、 20%、 25%、 30%和100%的杨木纤维样本的光谱图像。 分析了采用均值中心化（MC）、 多元散射校正（MSC）、 标准正态变量变换（SNV）以及一阶（1-Der）导数四种预处理的对比结果, 从而选择最优预处理方法为MSC。 对MSC预处理后的光谱数据采用SPA及CARS进行特征波长提取, 得到与树皮含量相关性最高的波段组合, 并与全波段模型进行对比分析, 建立偏最小二乘回归（PLSR）模型。 从实验数据可以看出: MC, MSC, SNV 和1-Der四种预处理建立的偏最小二乘回归（PLSR）模型预测性能存在差异, 其中全波段MSC-PLSR模型的性能最好, 其校正决定系数R2C为0.994, 预测决定系数R2P为0.985, 校正均方根误差RMSEC为0.831%, 预测均方根误差RMSEP为1.336%。 通过SPA和CARS分别提取了37个和49个特征波段, 其中CARS模型更好, 其R2C值为0.991, R2P值为0.979, RMSEC值为0.885%, RMSEP值为1.335%。 实验结果表明: 高光谱成像系统结合相应算法可以实现对纤维树皮含量的检测, 该研究结果为超薄纤维板生产中树皮含量的检测提供了技术支持和理论参考, 可以有效实现纤维中树皮含量的定量检测, 创新建立了一种能够测定纤维板树皮含量的模型方法。
超薄纤维板 树皮含量 高光谱 特征波长 Ultra-thin fiberboard Bark content Hyperspectral Characteristic wavelength 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3266
1 西安培华学院智能科学与信息工程学院，陕西 西安 710125
2 西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021
3 西南石油大学电气信息学院，四川 成都 610500
为实现无标记样本的定量检测，借助NX12.0搭配相关器件自主设计了一款小型化相位显微镜。相较于市面上售价高昂的相位显微镜，所设计显微镜无需相干器件，且在满足系统分辨率的前提下，将体积缩小了约60%，大幅提高了便携性，同时成本仅需5000元左右。系统中还嵌入了自动对焦算法和基于变换域的视场校正算法，以加快检测速度和相位恢复的准确率。经测试，系统在10倍物镜下的分辨率达到了分辨率板极限2.19 μm，同时随机相位板的检测表明相位恢复的准确率也达到了基本需求。除此之外，还对活细胞结构和平面玻璃的缺陷进行了测试。结果表明，所提系统不仅能对活细胞进行较好的定量测量，还可以在透明/半透明平面缺陷的检测中发挥重要作用，更是证明了这种成本低、便携性高、可实现无标记样本定量的系统设计方案的可行性。
成像系统 相位显微镜 无标记检测 活细胞定量测量 平面缺陷检测 3D光固化技术 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211005
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
2 北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
自主导航是深空探测的关键技术，国内外已经进行了多项地外行星自主着陆任务。基于陨石坑进行自主视觉导航的技术是当前的研究热点，各类行星的陨石坑特征丰富，基于地形特征进行位姿估计是视觉导航的重要技术。本文首先简要介绍了近几年深空探测领域导航技术的应用进展以及自主导航方法的分类，并根据传感器成像方式对视觉导航进行了分类，重点介绍了基于陨石坑的地形相对导航方法。然后总结了基于陨石坑方法的优势和难点，介绍了陨石坑的定义与数据类型，概括了国内外研究机构和人员。接着将基于陨石坑的导航方法分为陨石坑检测、陨石坑识别和位姿解算三个阶段，分别从监督检测、非监督检测和复合检测等方面详细介绍了陨石坑检测方法的研究现状，同时根据着陆阶段和有无初始姿态信息分别介绍了陨石坑识别的国内外方法，随之详细介绍了基于图像信息和结合动力学模型的位姿解算方法。最后对基于陨石坑的视觉导航技术进行了总结，并对其发展前景进行了展望。
光纤光学与光通信 视觉建模 算法 检测 模式识别 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106013
1 长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室, 吉林 长春 130022
2 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
3 西安交通大学电子科学与工程学院, 陕西 西安 710049
4 湖南大学电气与信息工程学院, 湖南 长沙 410082
5 中国人民解放军63921部队, 北京 100000
针对溢油、赤潮等典型海洋生态环境污染和灾害,传统监测手段在海雾、耀斑、复杂光照等复杂海况干扰下存在“看不远”“辨不出”“认不清”三大难题。通过对比多种光学监测手段的优缺点,提出“光谱+偏振+红外探测”的多维度光学监测方法,梳理了典型海洋目标多维特性生成、传输、获取、处理与识别反演方法的现状与不足,提出了海洋目标多维度光学信息获取机制、复杂海况下多维度光学特性生成机理和传输演化机理、海洋目标多维度高分辨信息解混、重构与增强方法,以及目标识别反演方法等5个重点发展方向,指明了技术路线和解决途径,设计了多维度光学监测系统总体方案。最后,在室外开展了5种溢油种类、2种赤潮优势种的定性和定量化可控试验,利用偏振探测实现了油种的分类和赤潮优势种的区分,这为机载多维度高分辨海洋光学监测系统的深入研究与应用奠定了基础。
1 中国科学院大学, 北京 100049
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
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
利用三个测量波段(290,320,355 nm),进行了海水目标及溢油目标(原油、重油、柴油、汽油、棕榈油)反射特性的室外实验,获得了探测目标的上升辐射强度和溢油-海水对比度与太阳高度角和方位角的关系曲线。结果表明,当太阳高度角为40°~60°时,原油-海水对比度为14%~44%,重油-海水对比度为15%~35%,汽油-海水对比度为12%~26%,棕榈油-海水对比度为15%~47%,柴油-海水对比度为3%~12%。说明联合三个波段,可以在不同太阳高度角和方位角下实现对不同油的探测和识别,表明紫外波段在海面溢油的早期探测和识别方面具有突出优势。
海洋光学 溢油 紫外探测 太阳高度角 太阳方位角 海水-溢油对比度
北方工业大学 机械与材料工程学院, 北京 100144
为了解决人工镜检白细胞识别效率低下的问题, 采用计算机显微视觉平台进行了白细胞自动识别研究。白细胞图像分割方面, 筛选图像颜色模型之后采用区域生长算法实现白细胞与图像背景的精确剥离; 并利用大津法(即灰度直方图波谷阈值分割方法)实现了白细胞细胞核和细胞浆的提取; 根据细胞的形态、颜色及纹理特征用人工神经网络分类器对大样本量的白细胞进行了识别分类。结果表明,采用白细胞图像分割和智能辨识算法具有较高的精度和效率, 最终准确度能够达到95.6%。该系统满足临床医学显微视觉白细胞自动检测的需求。
图像处理 白细胞识别 灰度直方图波谷阈值分割方法 人工神经网络 image processing white blood cell classification valley threshold segmentation method of gray histo artificial neural network
