微波关联成像研究进展及展望（特邀）

微波关联成像起源于光学强度关联成像,通过对电磁波的调控形成空变和时变的辐射模式,突破天线孔径对成像分辨率的限制,具有前视、凝视、快拍成像等优势,在重点区域凝视观测、无人系统自主感知、安检安防等领域具有广阔的应用前景。文中简述了微波关联成像的技术起源,从成像原理、成像方法、成像系统等三个方面,总结了微波关联成像的研究现状与主要进展。通过对成像原理的剖析,阐明关联成像的基本条件与成像分辨率的影响因素;通过对成像方法的梳理,分析微波关联成像与光学关联成像以及传统微波成像方法之间的区别与联系;通过对成像系统的介绍,比较随机辐射、波前调制、孔径编码等多种成像体制的特点与差异,厘清技术发展脉络。最后,总结并展望了微波关联成像的未来发展趋势。     

先进夜视成像技术发展探讨

夜视成像技术是在低照度条件下，将不可见辐射加以转换或将微弱的夜天光进行增强，以实现人眼夜间隐蔽观察的一种成像技术，在夜间侦查瞄准、辅助驾驶、导航制导等现代军事应用中发挥着重要作用。为了确保“单向透明”，充分发挥“拥有黑夜”的技术优势，世界军事强国都投入大量人力、物力开展先进夜视成像技术研究，使夜视装备性能得以迅速发展。 本文作为本期《红外与激光工程》——“南京理工大学”专刊的引子，概要地介绍了夜视成像技术当前的进展与所面临的挑战，并对未来先进夜视成像技术的发展趋势——基于光电转换的光强直接成像与基于计算成像的信号反演成像分别进行了探讨与展望。     

单像素成像在特殊波段及三维成像的应用发展

与传统的面阵成像技术不同,单像素成像技术作为一种新型的计算成像技术,使用不具备空间分辨能力的桶探测器,结合空间光场调制技术,通过关联算法重构待成像物体的空间强度信息,在研究界得到了广泛的关注。近年来,单像素成像技术被广泛应用于各种波段的成像领域,尤其是在某些面阵探测器价格昂贵甚至无法制备的特殊波段,单像素成像技术逐步发展为一项低成本高成像质量的替代技术。并且,在三维成像技术中,大量基于单像素成像的相关研究工作也被相继提出。文中主要介绍了单像素成像技术的基本原理及应用发展历程,并着重介绍了其在条纹结构投影三维成像技术中的应用工作。     

新型红外成像技术

介绍了太赫兹成像、红外偏振成像和红外相位热成像等几种新型红外成像技术的机理与成像特点,综述了这些新型红外成像技术国内外研究状况及其优势与不足,展望了各种新型成像技术的发展前景及其可能应用领域.     

一种半全息圆柱扫描成像新方法

在采用一维线阵进行圆柱扫描成像时,若一维线阵为一发多收或多发多收,并且所有线阵单元同时接收信号,则此时合成的二维柱面阵列为半全息阵列,即沿一维线阵方向为常规阵列或半主动阵列,沿柱面扫描方向为全息阵列,对于这种半全息阵列,现有的常规计算成像方法失效。虚拟透镜成像技术是一种全新的成像技术,可兼容不同的技术体制,并且适用于远、中、近以及超近距离目标的成像。为了解决上述半全息圆柱扫描成像难题,针对半全息阵列的特点,深入研究了虚拟透镜成像技术,提出了一种半全息圆柱扫描快速成像算法,最后进行了成像仿真,仿真结果验证了新算法的有效性。     

极弱光关联成像研究进展及展望（特邀）

光学成像因其分辨率高,信息量丰富,具有其他探测和感知技术不可替代的地位,是人们获取信息最重要的技术手段之一。光子是光学成像系统中的信息载体。光学图像的高质量重构,依赖于对信号光子的高效耦合和对光信息的精准解耦。然而,在遥感或生物成像等重要应用场景中,由于作用距离远或辐照功率低,到达探测面的物体信号光子数少,信噪比低,对光学系统设计、信号探测和图像恢复都带来了极大困难,严重限制了光学成像性能。如何在极弱光条件下获得高质量图像,是光电成像系统研究的基础性难题,也是推动光学成像不断向更大视场、更远作用距离、更高信息通量发展亟待克服的关键技术。近年来,在光场调控和量子探测技术支撑下,并基于光场的高阶经典/量子关联发展起来的关联成像,由于探测灵敏度高、抗干扰能力强,为发展极弱光条件下的光学成像技术带来了新的机遇。文中将简要回顾关联成像的原理机制,在此基础上系统介绍极弱光条件下关联成像方案和方法。并尝试从光子动力学层面解释这些方法的物理本质,讨论这些方法的能力极限,比较这些方法所适用的场景。     

红外成像探测技术发展趋势分析

介绍了红外成像探测技术的发展历史和现状,分析了目标、环境和任务等因素对红外成像探测技术发展的影响,阐述了改变获取信息方式、提升获取信息能力、增强资源利用实现红外成像探测系统技术、体制创新的主要途径,分析了基础理论与相关技术的革命对红外成像探测技术发展的推动作用,归纳了基于由低维度探测到高维度探测演进这一红外成像探测技术发展演变的基本规律,并据此推演了其未来发展趋势,并根据红外成像探测新概念、新技术的发展情况,介绍了今后应关注的技术方向,尤其是通过新颖的光学技术和计算成像等新概念的成像机理来满足新的需求。     

无透镜编码叠层显微成像原理及研究进展（特邀）

叠层成像技术是近年来发展快速的相干衍射成像方法,目前已经成为世界上大多数X射线同步加速器和国家实验室不可或缺的成像工具。光学叠层成像是叠层成像技术在可见光波段的应用,分为基于透镜的傅里叶叠层成像与基于无透镜的编码叠层成像。编码叠层成像作为一种新型无透镜片上显微成像技术,具有大视场、高分辨率、无像差、无标记、便携式,以及缓变相位成像等诸多技术优点。本文介绍无透镜编码叠层显微成像的基本原理及最新研究进展,分析了其成像性能,重点介绍了其在生物医学方面的相关应用,并讨论了编码叠层成像技术未来的发展方向。     

光机扫描红外成像系统的串扫、并扫体制比较

扫描体制对光机扫描型红外成像系统的性能和品质起着重要的作用。本文从ｌ／ｆ噪声、冷屏效果。多元探测器非均匀性对串扫、并扫两种体制的系统灵敏度影响作了分析、计算；从系统通带和探测器的缺陷对两种体制系统的成像质量的影响作了定性的分析；还对两种体制的相关技术、成本和可生产性等方面作了扼要的比较。从两种体制的分析、计算、比较中可以看出：串扫体制在系统灵敏度、成像质量以及相关技术、成本和可生产性等方面优于并扫系统。因此在设计光机扫描型红外成像系统时，应把扫描体制作为重要的因素加以考虑。作为产品的规划则更应重视扫描体制的选择。     

光电成像系统与人眼视觉的匹配问题

以电视、激光成像和热成像系统为代表的光电成像系统在军事和民用上有着广泛的用途,但光电成像系统与人眼视觉的匹配问题仍是按现有理论和方法难以准确解释或定量描述的普遍问题。从理论上阐述了此问题的本质,说明了在这种匹配系统中存在系统的最佳匹配,且匹配状态直接影响光电成像系统的总体设计,并对如何描述这种关系进行一些说明和分析。     

红外成像技术中的9个问题

讨论了与红外成像技术密切相关的9个问题:红外/热成像仪工作波段的选择、三代红外/热成像技术的一般性区别、5种扫描成像模式的比较、国外第二代红外成像技术的特点、长波红外扫描型与中波红外凝视型焦平面探测器综合性能的比较、制冷和非制冷热成像技术的比较、非制冷红外焦平面探测器技术的比较、探测元尺寸与探测器规模、红外成像技术发展"代"的双重含义。     

化学成像——一个崭新的领域

化学成像──一个崭新的领域化学成像把传统成像与光谱学结合在一起。在传统成像中。记录存贮的是宏观或微观景物中各像素的强度。在许多研究和工业应用领域中，利用电子成像来确定样品或物体的结构、几何形状和构造，通常在成像时还伴随着动态事件的出现。在传统的分析光...     

介质目标近场二维SAR微波成像电磁参数估计方法

运用SAR 成像原理对近场的金属介质目标进行毫米波成像研究,阐述了基于合成孔径雷达的二维微波成像算法原理,并详尽推导算法的计算方程。利用仿真软件获得的目标近场散射电场,采用成像算法进行逆散射微波成像。对实际生活中的常用有耗材质特氟龙进行成像仿真,成像效果良好,验证了成像算法的可行性。最终实现了多种介质目标的电磁参数的定量预估,并分析了影响目标成像效果的因素。通过预测值的仿真实验验证了SAR 微波成像测定介质目标的电磁参数方法的正确性和可行性,为实际微波成像系统进行非金属材料的电磁参数测定提供了有价值的参考方法。     

2.52THz面阵透射成像系统改进及分辨率分析

太赫兹(THz)面阵成像具有成像速度快和像素多等特点,因此具有广阔的应用前景。成像系统的光路设计对成像质量具有很大影响。利用PyrocamⅢ热像仪作为面阵探测器,利用相干公司SIFIR-50连续太赫兹激光器作为成像光源,搭建太赫兹面阵实时成像系统,并通过多个离轴抛面镜和聚乙烯透镜对原有成像系统进行改进,以人民币水印、镂空金属板和分辨率板为目标进行实时面阵成像,获得了较为清晰的图像,通过与原有成像结果对比,验证了成像质量的提高,并通过分析成像结果对该成像系统的分辨率进行估计,该成像系统分辨率可以达到0.6 mm。     

一种用于单脉冲成像的自聚焦算法

本文针对单脉冲成像技术在实际处理中,鉴角曲线误差引起的方位分辨率下降问题,提出了一种用于单脉冲成像的自聚焦算法。算法通过迭代,自动从雷达接收数据中挑选孤立强散射点回波信号精确估计实际鉴角曲线,将其用于单脉冲成像处理中,实现图像方位自聚焦。仿真及实测数据处理结果表明,该方法能够有效降低测角误差对成像效果的影响,且对多数地貌场景数据具备鲁棒性,是一种实际可行的单脉冲成像自聚焦算法。     

三维成像激光雷达的发展动态

本文简要介绍了DPSS三维成像激光雷达系统的典型代表LOCAAS和JIGSAW的主要技术及发展动态,并以MEMS激光雷达为例,通过对传统成像激光雷达的分析,介绍了下一代成像激光雷达的发展趋势及需要解决的关键技术.     

基于激光距离选通成像的非视域成像应用

非视域成像是国外近几年出现的一种新的成像模式,能够绕过拐角对难以直接观察的场景进行成像。介绍了基于激光距离选通成像技术的非视域成像模式,给出了国外的几个典型非视域成像实验及其结果。搭建了基于532 nm激光器和ICCD探测器的距离选通成像系统,以窗户玻璃和墙面瓷砖作为中介反射面,分别获得了50 m和20 m处目标的非视域图像。实验结果表明,非视域成像的效果与中介反射面的反射特性有关,许多具有一定镜面反射特性的建筑材料均可作为中介反射面,用于非视域成像;非视域成像模式在城市巷战、公安侦察以及抗灾救援等领域展现出潜在的应用前景,是一种具有发展前景的新型光电成像模式。     

长焦区光声成像系统中的信号补偿

信号衰减问题在许多领域都备受关注,在光声成像系统中各种原因引起的信号衰减同样在很大程度上影响了系统的成像质量以及成像深度。从组织光学、声传输与接收等方面讨论了长焦区光声成像系统中引起信号衰减的因素及其特点,并在此基础上提出相应的补偿策略。补偿策略考虑到光声形成与传输过程中的光衰减与声衰减两方面因素对光声信号的影响,实现了从光与声两方面对检测信号综合补偿。信号补偿实验分别从模拟样品补偿成像与离体甲状腺成像展开。实验结果表明,补偿策略能够较好地对光声信号进行补偿,从而提高了系统的成像深度及成像质量。