基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像技术

针对环境温度、电压、入射角等因素变化对基于声光可调谐滤波器（Acousto-optic tunable filter,AOTF）和液晶可变延迟器（Liquid crystal variable retarder,LCVR）的光谱偏振成像测量精度影响大,且整个系统实现复杂等缺点;考虑到超消色差波片对温度和波长依赖小,结合AOTF高光谱成像的优点,提出了基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像新方法。详细分析了该方法的工作原理,并结合可购买到的最好超消色差1/4波片中相位延迟和快轴随波长的微小波动,进而分析了该波动对偏振测量的影响,并针对这些影响研究了修正策略。搭建了原理样机,对450~950 nm波段进行了偏振测量,修正后偏振度测量误差 1%,对偏振方向的测量偏差 1.8,以633 nm为例,对其全Stokes参量图像进行了具体原理及修正测量验证实验,结果表明,该新技术原理正确,修正策略可行。该研究可为复杂条件下高精度、高光谱全偏振成像技术提供新的理论和实现方案。     

基于AOTF的高光谱偏振成像系统设计与实验

为获得目标和场景的偏振信息,基于线偏振片和声光可调滤波器（AOTF）设计了一套高光谱偏振成像系统。文中从AOTF的工作原理出发分析其偏振等效关系,随后给出了探测系统的具体结构,并对其光学系统的各元件进行了合理的参数配置。最后,利用设计的成像系统对林地背景中的涂覆三种不同颜色涂层的铝板进行了高光谱偏振成像实验,获得了场景的高光谱信息和偏振信息,并通过数据处理得到涂层与背景之间的强度对比和偏振对比特性。结果表明:涂层与自然背景的偏振特性存在一定程度的差异,对于不同自然背景中的目标,通过选择与背景特性差异较大的若干波长或波段,利用合适的探测方式进行探测,有利于实现快速准确的目标识别。     

AOTF后楔角对光谱图像像质的影响

针对AOTF成像光谱仪的光谱图像退化程度难以定量化评价的问题,提出了包含后楔角影响的AOTF器件调制传递函数（MTF）定量计算方法。该方法通过建立AOTF的光谱-空间维响应模型获取AOTF器件的线扩散函数(LSF),然后通过线扩散函数傅里叶变换得到理论MTF。在验证实验中,截止频率内的MTF理论值与实测值相对偏差小于15%,可以为AOTF的像质评估提供理论依据。进而,通过该定量计算方法讨论不同AOTF后楔角对光谱图像像质的影响。通过仿真分析得出,AOTF的后楔角难以同时满足横向色差校正与图像退化抑制,需要根据实际应用对于空间分辨率以及横向色差的要求进行取舍。所以,针对AOTF不同后楔角进行光谱图像像质的定量分析对于评估AOTF光谱图像像质具有重要意义,为AOTF器件设计提供了理论依据。     

声光可调谐滤波器的成像光谱技术

声光可调谐滤渡器(AOTF)是一种新型的分光器件,能够从复色光中衍射出带宽很窄的单色光,和传统光谱仪相比,基于AOTF的光谱仪在工作机制和仪器设计上有其自身的特点.通过分析AOTF器件的工作原理、衍射方式和参数指标,搭建了基于AOTF的成像光谱系统,利用标准单色光源进行光谱定标,并进行室外实测实验以验证系统功能.与ASD公司光谱辐射计(FieldSpec Pro FR)的同步测量结果表明:该仪器通过经验线性法获得的550-1 000 nm植被光谱曲线和光谱辐射计获得的曲线较为一致,能够满足高光谱成像探测的要求.     

红外高光谱成像的光谱聚焦

文中将光学系统中能量聚焦的概念引申至光谱维,提出在红外高光谱成像系统中通过信号处理获取感兴趣目标与其环境的光谱特征差异,结合调控目标函数得到光谱聚焦调控参数,进而控制成像系统中的可调谐部件自适应调谐到最有利于探测和识别的若干个光谱通道,实现光谱聚焦。文中提出了一种可实现光谱聚焦的系统构型,重点探讨了光谱聚焦的机制和实现途径,给出了关键分系统的技术方案。利用光谱聚焦可以实现光谱自适应探测,提高光谱成像信息利用效率,降低信息处理的资源需求,有助于提高系统的实时性和小型化,对于弹载、无人机载等高实时性、无人参与的应用具有十分重要意义。     

中红外AOTF成像仪光谱校准方法EI北大核心CSCD

针对基于中红外声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)的光谱成像系统观测运动目标过程存在光谱数据漂移问题,提出了一种基于声光互作用的在线光谱校准方法。根据目标光谱成像位置与驱动频率,构建了逆向光线追迹模型,从而实现了光谱数据的在线校准,满足运动目标探测的实时性要求。该方法能为后续目标检测、识别与跟踪提供稳定且精确的光谱数据立方体。在实验验证方面,利用设计研制的平行光入射的中红外AOTF光谱探测系统,以黑体与中红外滤波片组合作为目标光源,对光谱校准模型开展实验验证。最终实验结果表明,针对位于不同视场处的模拟运动目标,校正后的光谱漂移相对误差均优于4.45%,有利于提升对运动目标光谱探测的应用能力。     

多光谱偏振成像侦察系统设计实现

介绍了以STC89C52RC为核心的电动变焦、对焦、变光圈以及以PC104为平台的图像处理多光谱偏振成像侦察系统组成及工作原理,给出了系统软硬件设计方法。实验结果表明,数字量化调焦效果良好,为偏振图像在线命令响应搭建了测试平台。实际应用结果表明,该系统具有使用方便、成本低等优点,具有广阔的应用前景。     

声光可调谐滤波器及其在成像光谱仪上的应用

本文介绍了声光可调谐滤波器作为色散元件的原理,并着重对声光可调谐滤波器在成像光谱仪上的应用进行了描述。     

红外超光谱成像偏振计

美国犹他州立大学空间动力学实验室正在制造一台红外超光谱成像偏振计(HIP).这台红外超光谱成像偏振计是设计用来在2.7μm水波段对来自云顶的反向散射太阳光进行高空间和光谱分辨率偏振测定的,它将装在红外特征技术实验飞行飞机(FISTA)--一架空军KC-135飞机上飞行.这是一台将超光谱推帚式成像技术与高速固态偏振测定方法相结合、尽可能多地采用市场上畅销的元部件并利用一种光学模型设计快速制成原型的原理验证敏感仪.它是以一台窗口可选择的256×320InSb摄像机、一台固态铁电液晶(FLC)偏振计和一个透射式衍射光栅为基础的.     

基于DSP和DDS技术的AOTF驱动系统设计

介绍了基于数字信号处理器（SDP）和直接数字频率合成器（DDS）的声光可调谐波光器（AOTF）驱动系统的设计问题，其中包括DDS的使用方法、DDS与DSP的接口设计、运放电路选择以及采用MOSFET的功放电路设计等。该驱动系统已用于驱动工作于红外区的声光可调谐滤光器，驱动频率15－40MHz，输出红外光波长范围2．5－5.0μm，驱动功率大于2W，频率转换时间小于0．4ms，频率稳定性达10^-6。     

基于多视场狭缝的高效信息获取光谱成像系统（英文）

视频光谱成像技术是目前遥感探测发展的一个重要方向,可以实现4维信息获取（两维空间+光谱+时间）,对于动态目标探测等应用场景有十分重要的意义。目前的技术手段是以滤光片方式为主,不具备光栅作为分光元件时的高光谱分辨率优势。基于此,提出了非耦合狭缝阵列扫描光谱成像（uSASHI）和编码狭缝阵列扫描光谱成像（cSASHI）系统,通过增加狭缝数目的方式,实现同一时刻多个视场信息的获取,极大地提升信息获取效率。uSASHI的每个狭缝获取信息之间不会耦合,n条狭缝可以实现n倍的信息获取效率的提升,cSASHI的狭缝按照压缩感知理论排列,可以实现欠采样条件下（采样率α≤1）视频光谱成像,信息获取效率可以提升n/α倍。本文设计的系统最终实现了1024*496*30的光谱数据立方体10 Hz视频光谱成像方式,cSASH实现了更高帧频。所提系统为视频光谱成像技术提供了新的方向,为未来动态目标探测等应用打下了基础。     

利用串联双滤波技术改善声光滤波器光谱分辨率的实验研究

考虑旋光性设计 制作了两个非共线型声光可调滤波器(AOTF),通过前后放置对信号光进行两次的级联滤 波。 调节前后两个AOTF所加的超声频率值, 保证前后两个AOTF存在透射光谱的叠加区,从而实现光谱分辨率的提升及调控。实 验结果表明,双滤波技术还可以有效抑制AOTF透射光谱的旁瓣效应,改善透射光 谱的纯度。     

基于LabVIEW的实时数据采集和滤波处理设计

磨损是影响机械设备工作可靠性和使用寿命的主要因素之一,摩擦磨损产生的磨粒是反映设备内部磨损状况的重要载体,因此对油路中磨粒特性的监测是对机械设备进行状态监测与故障诊断的一个重要手段。本设计通过采用虚拟仪器技术,使用LabVIEW图形化编程软件和NI公司的PCI-1200数据采集卡,并结合油路磨粒检测信号的特征,设计了一...     

红外声光可调滤光器的性能测试及理论分析

通过对红外声光可调滤光器(AOTF)进行性能测试及相应的参数计算,系统地分析了 大角孔径非同向AOTF的理论特性及在实际应用中提高其分光质量的方法。     

基于虚拟仪器及数据采集卡的转动惯量测试系统设计

为了满足物体转动惯量测试的需求,基于虚拟仪器技术,利用数据采集卡及LABVIEW软件设计开发了转动惯量测试系统。该系统利用数据采集卡采集由光电传感器产生的电压脉冲信号,将采集到的电压信号送至测试计算机,由测试计算机分析处理得到被测物体转动惯量。由于该测试系统不需要单独制作电路板,故降低了成本,减少了研发周期。实际应用表明,该系统具有操作简便、通用性好、测试准确、搭建简单的特点,达到了设计要求。     

星载干涉成像光谱仪高速数据采集系统的设计

在工业及航空航天测控领域,实时数据采集存储是一个基本而且重要的环节。如何提高数据采集存储的实时性一直是技术人员所关心的问题。结合32位高速数据采集板7300A在星载干涉成像光谱仪高速数据采集记录系统的应用,阐述了在Windows NT下用vc6．0实现高速数据采集、存储与实时显示过程。在实现过程中采用了多线程、定时器、双缓存和同步对象等技术,有效保证了光谱数据采集、存储与显示的稳定性、实时性,用高速数字采集卡实现了高速数字图像采集卡的功能。     

基于TeO_2晶体的声光可调谐滤波器消色散设计

声光可调谐滤波器(AOTF)是一种新型的色散元件,被广泛应用到光谱成像领域,但由于其在调谐时,衍射角会随着波长的变化而变化,造成图像漂移。为了解决AOTF光谱相机晶体色散引起的图像漂移问题,采用了在晶体出射面外添加棱镜的方法。通过分析晶体旋光性对介质外衍射角的影响,比较发现当入射光极角很大时,必须考虑晶体的旋光性对介质外衍射角的影响,在此基础之上分析棱镜偏折角与棱镜顶角和材料的关系,当入射光极角为28°时,添加顶角为10.1°的棱镜可得到0.0007°的消色散偏差。由此说明,在光路中添加材料和顶角合适的棱镜,可以很好地消除AOTF光谱相机中晶体的色散。     

主动偏振成像的系统结构概述

偏振成像技术是近年来国内外研究的热点,在军事和民用方面都有巨大的应用价值。与被动偏振成像方式相比,主动偏振成像技术弥补了被动成像单纯依靠目标自身辐射或反射成像的不足,大大提高了成像距离和信噪比。引入主动光源,可以根据目标的出射辐射计算其Mueller矩阵,分析目标反射或散射光的强度、相干、消偏振等特性,进而得到目标的自身特性。介绍了近年来主动成像技术的发展;分析了系统结构组成及工作原理;最后给出了几种典型的主动偏振成像系统,并分析了这些系统的优缺点,指出了偏振成像系统的未来发展趋势。     

嵌入式控制系统的VXI总线数据采集软件设计

嵌入式控制系统需要通过电子测量方式进行数据采集,为控制系统提供输入参量模型,采用VXI总线技术进行嵌入式控制系统的32通道控制数据采集和实时数据记录,方便控制系统和客户端现场分析数据.嵌入式控制系统的VXI总线数据采集软件是建立在对控制信息的特征采样和控制参量的信息输入基础上,进行VXI总线数据采集系统总体设计描述和功能指标分析,数据采集通过发射天线、接收天线、发射机、接收机、控制器等构件实现.数据采集系统的软件模块设计包括了通道设置、触发设置、数据端口设置、数据可视化模块设计和数据读取回放等子模块,通过软件优化设计实现VXI总线数据采集.实验分析结果表明,该系统进行数据采集的输入和输出的波形控制的匹配性能较高,稳定性较好,具有较高的数据采集精度.