基于任意偏振态的数字全息散斑去噪

数字离轴全息图重建的物体图像会有明显的散斑噪声,本文利用降低相干度的方法来实现散斑去噪。具体方法是通过任意偏振态的物光和线偏振态参考光实现干涉记录,通过这些光场进行平均处理可以有效减少数字全息中产生的散斑噪声。通过控制三个波片的旋转实现任意偏振态,得到多种偏振态下的全息图,多偏振态下重建物体图像的散斑对比度各有不同,对各个重建图像进行对比分析得到最优结果。之后再将各偏振态下的全息图叠加进行重建,重建图像中的散斑噪声得到很好的抑制且比单偏振态下效果更好。从实验结果的分析中能看到这种方法对抑制散斑噪声的有效性。     

针对隐藏目标检测的太赫兹波站开式全极化全息雷达成像实验

将全极化信息引入站开式全息成像系统中,设计了一种频率为0.14 GHz的全极化宽带雷达,并基于该系统完成了隐藏目标检测的太赫兹波站开式全极化全息成像实验。利用极化目标分解方法,分析了隐藏目标的低熵极化散射,研究了在不同角度照射下的平均极化散射机制。实验结果表明:在0.14 THz频段下,典型衣物材料的遮挡会改变背景杂波的散斑样式,但对强散射回波目标的极化散射影响很小;人造目标的极化散射熵较背景杂波更小;模型手枪的主要散射机理为光滑表面对应的低熵表面散射,其中套筒上的斜纹包含了低熵多次散射,这是该目标交叉极化回波的主要来源。     

基于TV-维纳滤波的散斑噪声抑制

数字全息具备成像方便、分辨率高和实时观测等优势,已广泛应用于信息加密、显微观测、医学诊断、元器件测量等领域.但在数字全息成像中,散斑噪声严重影响了再现像的信噪比和成像分辨率,因此为了提高数字全息成像质量,迫切需要抑制再现像的散斑噪声.本文提出了一种基于TV模型和维纳滤波融合的散斑噪声抑制方法.仿真实验表明经该算法处理的再现像平滑效果好,去噪声能力强,和原图的相似度高.     

转动随机微透镜阵列对激光显示中散斑的抑制

为了消除散斑现象,对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。分析了"随机微透镜阵列"作为随机漫射体在光束控制和光能利用率方面的优越性,并提出了在光学系统中加入转动"随机微透镜阵列"的方式抑制散斑。对加入这种结构后屏幕上的散斑进行了测量,验证了此种方法可以将散斑对比度降低到1.15%,使人眼分辨不出激光散斑,提升了激光电视的观看效果,并与传统的转动匀光棒法进行对比,体现了此种方法出色的抑制散斑的能力。     

激光主动探测图像散斑自适应滤波抑制方法研究

激光主动照明成像具有作用距离远、系统分辨率高、可在低照度背景等复杂环境下获取目标图像等优点,但探测图像会受散斑噪声干扰.把高斯滤波、均值滤波和自适应滤波方法分别应用到仿真实验中进行散斑噪声抑制,实验表明:与高斯滤波和均值滤波相比,自适应滤波能有效抑制图像噪声,保留图像的边缘和细节信息.利用自适应滤波方法对获取的单帧和多帧累加平均的激光主动探测图像进行散斑抑制实验,使用散斑对比度进行定量分析,结果表明多帧短曝光图像累加平均可有效抑制图像的散斑噪声,自适应滤波可进一步降低图像的散斑噪声.     

基于塑料光纤的激光散斑特性研究

为了解决激光成像系统中的散斑问题,利用ULN2003芯片驱动喇叭振动光纤对激光成像系统中的散斑特性进行了研究。采用波长为532nm的激光作为系统光源,通过线阵CCD图像传感采集系统对激光散斑图像进行采集,对塑料光纤在不同振动频率下的激光散斑对比度进行了分析。结果表明,在光纤振动幅度不变、振动频率在0Hz~20Hz内逐渐增加时,图像散斑对比度逐渐减小;当振动频率大于16Hz时,图像的散斑对比度趋于稳定,达到良好的散斑抑制效果,可用于激光显示及激光成像等领域。     

高均匀性小孔径激光照明系统

激光照明应用当中激光的高斯分布和散斑现象极大地影响了照明质量,为了将激光器出射的高斯分布的激光整形成类似平顶分布,同时对散斑进行抑制,实现均匀的激光照明,对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。设计了一套基于"随机微透镜阵列"的激光照明系统,可实现出光孔径2mm,半发散角18°的平顶均匀激光照明。并对比了在此种结构下采用石英玻璃棒和自聚焦透镜作为光导元件时光斑质量的区别,对光斑的分布及散斑进行了测量,验证了此种方法能够将散斑对比度降低到4.84%,极大地提升了激光照明质量。     

激光投影显示中新型散射体的散斑抑制

激光的强相干性造成了激光投影显示中出现大量干涉条纹和散斑,为了消除干涉条纹和散斑对图像质量的影响,采用旋转新型散射体(Engineered DiffuserTM)的方法在一定积分时间内获得叠加的清晰图像。首先,介绍了激光投影显示中散斑的成因及采用时间平均抑制散斑的理论依据。接着,分析了传统散射体毛玻璃和Engineered DiffuserTM在结构及功能上的区别。最后,建立了旋转新型散射体抑制散斑的激光投影显示实验装置,对比验证了旋转新型散射体抑制散斑的效果。实验结果表明:散斑对比度降低到3.08%,图像质量良好,无明显干涉条纹。该方法满足商用激光投影显示体积小、简单易行等要求。     

动态主观散斑的时间相关性研究

根据散射屏移动时动态主观散斑时间相关公式,分析了成像系统主要参数对动态主观散斑时间相关性的影响：一般情况下屏表面参数对散斑的时间相关性影响较小;激光光斑大于成像系统物面分辨斑时,散斑的时间相关性由透镜孔径大小决定;激光光斑小于成像系统物面分辨斑的尺寸时,减小激光光斑尺寸能减弱散斑时间相关性。对于以上结果进行了相关的理论模拟和部分实验验证,通过模拟发现,激光光斑小于成像系统物面分辨斑时,散斑时间相关长度和光斑尺寸大小成正比。结论对于激光投影系统中利用时间平均进行的散斑抑制具有指导意义。     

激光成像系统图像散斑抑制算法比较

CO2激光相干成像系统具有分辨率高、抗干扰能力强、能三维成像等特点,但其所成图像易受到散斑噪声的污染造成分辨率下降,因此研究适用于此成像系统图像散斑噪声抑制的算法具有重要的实用价值。文中对常用的噪声抑制算法:中值滤波、同态均值滤波和Lee滤波进行了介绍,并将其应用于CO2脉冲激光相干成像系统图像的散斑噪声抑制处理,比较了三种算法的处理结果。结果表明,采用小窗口、不迭代Lee滤波进行处理时,既明显抑制了散斑噪声,又有效保持了图像的边缘信息,所以用它进行激光成像系统图像散斑噪声抑制处理是合适的。     

Terahertz Wide-Angle Imaging and Analysis on Plane-wave Criteria Based on Inverse Synthetic Aperture Techniques

This paper presents two parts of work around terahertz imaging applications. The first part aims at solving the problems occurred with the increasing of the rotation angle. To compensate for the nonlinearity of terahertz radar systems, a calibration signal acquired from a bright target is always used. Generally, this compensation inserts an extra linear phase term in the intermediate frequency (IF) echo signal which is not expected in large-rotation angle imaging applications. We carried out a detailed theoretical analysis on this problem, and a minimum entropy criterion was employed to estimate and compensate for the linear-phase errors. In the second part, the effects of spherical wave on terahertz inverse synthetic aperture imaging are analyzed. Analytic criteria of plane-wave approximation were derived in the cases of different rotation angles. Experimental results of corner reflectors and an aircraft model based on a 330-GHz linear frequency-modulated continuous wave (LFMCW) radar system validated the necessity and effectiveness of the proposed compensation. By comparing the experimental images obtained under plane-wave assumption and spherical-wave correction, it also showed to be highly consistent with the analytic criteria we derived.     

基于小波变换的太赫兹数字全息再现像去噪研究

太赫兹数字全息是当今太赫兹成像领域的研究热点之一。以真实连续太赫兹同轴数字全息再现像作为研究对象,进行了基于小波变换的去噪研究。选用bior2.2和sym4两种小波基,分别采用硬阈值和软阈值方式,对全息再现图像进行小波阈值去噪和基于小波的同态滤波处理,然后定量分析去噪结果。实验结果证明,对连续太赫兹同轴数字全息系统记录的再现像,采用bior2.2小波基的基于小波软阈值去噪的同态滤波,对太赫兹同轴数字全息再现图的去噪效果最好。     

基于时空域退偏的数字全息成像去噪研究

为了抑制全息记录过程中的散斑噪声,采用一种通过降低相干光源相干性的方法,并进行了理论分析和实验验证。利用旋转二元波片进行退偏,在10s内记录70幅全息图进行平均化降噪; 同时利用毛玻璃对相干光进行空间退相干,降低了光源的相干性从而降低了散斑噪声。将单独采用时间退偏操作的重建图像与单独采用空间退偏操作的重建图像以及两者相结合的重建图像进行了对比。通过实验验证了所提方法的可行性,通过分析频谱比较证实了几种方法,利用信噪比直观地证实了几种方法的有效性。结果表明,时间、空间退偏结合对散斑噪声的抑制有着明显的优势,空间退偏的重建像的信噪比为0.4459,时间退偏的重建像信噪比为1.5155,而两者结合后的信噪比为1.7162,采用时间退偏以及空间退偏叠加的方式有效地抑制了相干噪声。该实验为研究数字全息成像的过程中由于光源相干度过高带来的散斑噪声干扰的问题提供了一个有效的抑制方法。     

基于方差系数统计的合成孔径雷达相干斑强度估计

相干斑是合成孔径雷达(SAR)图像的固有属性。相干斑的强度是SAR图像解译的基础参量。由于多视处理假设模型等问题,相干斑的强度需要精确的估计。本文根据相干斑强度估计的基本原理,从统计学角度提出了一种基于方差系数统计分布的估计方法,该方法相比于传统方法可实现无监督自动估计相干斑的强度。本文所提出算法复杂度低,运算量小,具有很强的工程应用价值。     

利用结构相似性改进的极化Lee滤波算法

由于传统的参数估计方法不够准确,极化Lee滤波在相干斑抑制和细节信息保留不能够很好地同时兼顾。本文基于非局部均值算法的思想,提出了一种改进的极化Lee滤波。首先在SPAN图上计算窗口中像素之间的相似度得到加权权重,计算出中心像素的期望值和极化Lee滤波中的有关参数,同时利用权重对极化协方差矩阵进行非局部均值形式的加权平均,最后根据加权均值和滤波参数得到极化协方差矩阵的Lee滤波结果。单视和多视数据实验结果表明,该算法提高了极化Lee滤波中参数的估计精度,在保留边缘细节的同时不仅有效地抑制了相干斑噪声,对极化信息也有较好的保持能力,为图像的后续工作提供了较为理想的预处理结果。      

车载前视地表穿透SAR多视处理中的关键技术研究

地表穿透合成孔径雷达(GPSAR)工作在低频区,具有地表穿透获得浅埋目标二维高分辨图像的能力。利用车载前视GPSAR可以在前进过程中对前方地雷和雷场进行远距离快速探测,是探雷的发展趋势。由于相干斑噪声会影响目标检测,该文研究了适合车载前视GPSAR的多视处理,提出了地距平面聚焦BP算法和地距平面图像折射和色散影响校正方法。提出的方法能解决多视处理中图像配准和浅埋目标二层介质成像问题。通用Rail-GPSAR实测数据对车载系统实际工作情况的模拟,验证了该文提出的方法能有效提高图像的等效视数和辐射分辨率。     

Study on speckle reduction in multi-look polarimetric SAR image

This paper studies the speckle reduction in multi-look polarimetric synthetic aperture radar (SAR) image. A multi-look polarimetric whitening filtering (MPWF) method is presented and extended to form a fully polarimetric filter with multi-channel output. The paper also quantifies the speckle reduction amount achievable by the MPWF, and compares the MPWF with the span, weighting and power equalization methods. Experimental results with the NASA/JPL L-band 4-look polarimetric SAR data verify the effectiveness and superiority of the MPWF, and show that the MPWF is of great advantage for enhancing SAR image classification.     

Parameter Estimation and Image Reconstruction of Rotating Targets with Vibrating Interference in the Terahertz Band

Rotation is one of the typical micro-motions of radar targets. In many cases, rotation of the targets is always accompanied with vibrating interference, and it will significantly affect the parameter estimation and imaging, especially in the terahertz band. In this paper, we propose a parameter estimation method and an image reconstruction method based on the inverse Radon transform, the time-frequency analysis, and its inverse. The method can separate and estimate the rotating Doppler and the vibrating Doppler simultaneously and can obtain high-quality reconstructed images after vibration compensation. In addition, a 322-GHz radar system and a 25-GHz commercial radar are introduced and experiments on rotating corner reflectors are carried out in this paper. The results of the simulation and experiments verify the validity of the methods, which lay a foundation for the practical processing of the terahertz radar.     

一种基于散斑结构的全息显示屏

提出一种全息平面显示屏的设计和制作方法。显示屏由全息像素单元组成,每一个像素单元都基于散斑的像面全息结构,其中基元光栅起到调制入射光并定向衍射成像的作用。分析了显示屏的视场特性,数值模拟了记录参考光不同入射角度和起限制垂直方向视场作用的狭缝的宽度对再现散斑像的影响。制作出幅面大小为600 mm×800 mm(约40″),厚度为1.5 mm的普通投影全息显示屏,给出相应的制作流程和制作参数。结果表明,全息显示屏具有高亮度和消色散的优点,浮雕型结构便于进行大幅面的快速微纳米压印复制,使得所提出的显示屏具有低成本的工艺优势。