基于自准直原理的小视场镜头波像差测试系统

为实现对小视场光学镜头波像差的快速、高精度检测,将自准直原理与斐索型激光球面干涉仪检测波像差原理结合起来,提出一种基于自准直原理的光学镜头波像差检测系统。介绍了斐索型激光球面干涉仪检测波像差的工作原理,并详细论述了基于自准直原理的波像差检测系统的装调及检测方法。结合自准直光路的特点,实现对干涉仪光轴、被测光学镜头光轴以及高精度平面反射镜光轴的精确定轴,从而实现了系统光路的快速装调。实验证明,此系统可有效解决小视场光学镜头在波像差检测过程中的光轴偏斜问题,实现小视场光学镜头波像差快速、准确的检测。     

基于二次相位超表面的大视场紧凑型全Stokes偏振测量方法

偏振是光的固有属性之一,然而传统的光强、光谱探测技术会造成电磁波的偏振信息的丢失。同时,基于偏振测量的器件及技术不仅存在视场局限的问题,而且系统复杂。基于介质型超表面设计了一种紧凑型大视场偏振探测器件,实现了对入射光的角度及偏振态的探测。该器件由2×2的二次相位超表面组成,每个超表面可实现对特定偏振的对称性变换,即将入射角旋转对称性转变为焦平面内焦点平移对称性。二次相位的对称性变换理论使得此文可以在宽角度范围内（-40°~+40°）通过测量焦点的偏移量实现对入射角的表征。在此基础上,分析了斜入射对测量Stokes参数的影响,得到矫正的Stokes公式。利用4个焦点的强度和矫正的Stokes公式可计算出入射光的Stokes参数。在视场角为0°、20°、40°时,测量的Stokes参数与理论值吻合良好。     

基于曲率/斜率混合传感的镜面视宁度检测方法

随着光学元件的口径增加,无论是在加工检测还是在站址观测过程中,镜面视宁度的影响已经越来越难以忽略。在此情况下,研究可以定量测量镜面视宁度的方法与设备就显得十分重要。基于曲率/斜率混合传感策略,结合冷冻湍流假设实现镜面视宁度评价在时-空域上的转化,实现对镜面视宁度大动态范围的检测。首先,对曲率/斜率混合传感的基本方法进行了理论推导,并以标准化点源敏感性作为评价指标进一步分析了检测过程中的镜面视宁度变化。实验结果显示,在热扰动流场较为均匀时,镜面视宁度的影响较流场反复变化时小,由于湍流不稳定所引入点源敏感性（PSSn）为0.971 8。实验结果证明基于曲率/斜率混合传感的方法可以定量分析大口径光学元件镜面视宁度,对于后续开展的大口径系统设计优化与检测加工具有很好的指导意义。     

分块镜共相位误差的电学检测方法

实现各分块镜间的光学共相位拼接是合成孔径光学系统高分辨率成像的保证.对分块镜间的光学共相位误差的电学检测方法进行了理论分析和实验验证.利用电容测微原理对相邻分块镜间的光学共相位误差实现了测量,测量范围200 μm,分辨率5 nm.搭建了分块镜光学共相位误差电学检测实验装置,装置中设置了分块镜位置微调机构以实现相互间的光学共相位拼接;用Fisba移相干涉仪对搭建的实验装置的共相位误差检测及拼接结果进行了实验验证,结果表明了将电容测微法用于共相位误差检测的可行性.该方法不仅测量范围大、灵敏度高;且与光学检测方法相比,未增加光学系统的复杂性.     

一种红外大视场环境下的多小目标实时检测方法

为了实现大视场条件下的多小目标实时检测,提出并实现了一种对原始图像先在“粗”尺度下做小目标存在区域的估计和分割,再在这些区域内做多小目标对象的检测和处理的“由粗到精”的红外小目标两阶段分块检测方法,实践证明了本算法的有效性.     

大口径光学系统综合像差外场检测的方法

分析了大口径光学系统的结构特点,介绍了在外场应用中产生综合像差的主要原因和像差特征,对常规测试手段的不足进行了描述,提出了以一定距离处的点源激光作为探测光、以哈特曼探测其波前畸变的测量方法,着重描述了测试过程和数据处理方法,最后通过实验验证了方法的可行性。结果表明该方法简单可行,适合外场检测和评价光学系统综合像差,并可为大口径光学系统现场安装提供技术指导。     

基于波前像差的图像质量评价方法研究

图像质量评价的研究已成为图像信息工程的基础技术之一。由于图像的最终接受者是人,所以评价图像质量应反映出人类的主观视觉感知。为构造一种符合人眼视觉特性的图像质量评价方法,利用点扩散函数针对人眼建立了含有波前像差信息的图像视觉评价模型,并用此模型分别对添加不同噪声的图像进行图像质量评价。实验结果表明,该方法是可行的、有效的,不同的人眼对同一幅图像的评价存在有差异,人眼波前像差越小观察到的图像越清晰。该方法不仅能够在评价图像质量时准确反映人眼的主观感知,而且能够直观地呈现不同人眼实际看到的图像。     

基于斜率的TMT 三镜面形检测方法

为了完成对于30 m望远镜(TMT)三镜面形的检测,引入了基于斜率的测量方法。首先,针对斜率信息分别提出了对于低阶像差拟合以及中频误差分析的方法,并利用数值仿真以及实测数据对于之前提出的理论进行验证;最后,针对所提出的方法进行了基于蒙特卡洛法的误差分配,讨论了在TMT招标方所提出的精度要求下,各个检测仪器的精度如何分配。文中使用的方法,不仅对于TMT三镜的面形检测有很好的指导作用,同时对于类似的大口径平面镜的检测也有一定助力作用。     

基于机器学习的大面积拼接镜倾斜误差探测

为了实现对拼接镜整体幅面的共相位误差的快速检 测,通过Zemax建立相位测量装置,数值模拟拼接镜 的倾斜误差检测过程。使用基于主成 分分析(PCA)、偏最小二乘回归(PLSR)的机器学习算法,替代传统的相位重建方法,从 探测面强度分布图中提取倾斜误差。预测结果表明,在单元情况下对12个样本的倾斜角进行 预测,倾斜角预测值与真实值间的均方根误差(RMSE)约为0.00029;在多元情况下,倾角的 RMSE均维持在0.0003以下。可见,在两种情况下,倾角的RMSE参量值 均小于倾斜步长。因此 ,利用机器学习算法可以实现对倾角步长为0.0005°的倾斜误差的预 测,与相位差波前检测 等传统方法相比,该方法能大幅提高预测速度,明显降低传统波前重建算法复杂度。     

基于压缩感知的循环平稳特征检测方法

在认知无线电中,传统的循环平稳特征检测技术为了达到理想的感知效果,需要大量的数据采样点,导致其感知过程复杂度大,感知时间长.针对此问题,提出了一种基于压缩感知的改进循环平稳特征检测方法,该算法利用信号循环自相关函数(Cyclic Autocorrelation Function,CAF)的稀疏特性,基于分段平均的时变自相关函数估计值,通过压缩感知技术重构二维CAF矩阵,再根据重构结果实现循环平稳特征检测.该方法不仅可有效降低计算复杂度和检测时间,而且提高了二维CAF的估计精度.仿真结果表明该方法的检测性能优于基于经典CAF估计的循环平稳特征检测技术.     

基于归一化互相关因子的波前测量研究

为实现对光束近场强度分布不均匀或低信噪比场景中的高精度波前测量,分析了低信噪比情况下,在基于夏克-哈特曼波前传感器的自适应光学系统中,分别使用基于归一化互相关因子的相关算法与目前常用的自适应阈值灰度质心法时,信噪比对质心探测精度及后续波前复原精度的影响。通过数值仿真与实验对比,证明了基于归一化互相关因子的相关算法在不同光强条件下的波前测量结果一致性与准确性都高于自适应阈值的灰度质心法,其可为自适应光学系统在像差探测能力上提供更高的准确性与鲁棒性。针对基于归一化互相关因子的相关算法计算量较大,软件计算实时性较差,难以满足工程实用需要的问题,提出了一种基于算法实现优化与多级并行计算的加速方法,对448单元子孔径的夏克-哈特曼波前传感器可实现每秒上千赫兹的计算速度,可满足大部分自适应光学系统波前探测实时性的工程需要。     

基于波前相位单纯形样条函数建模的空间目标波前解卷积方法

针对空间目标地基自适应光学望远镜成像过程中同时记录目标图像及波前传感器数据的情形,提出了一种利用波前测量数据的空间目标自适应光学图像复原方法。该方法将大气降质波前表示为望远镜孔径内的二元单纯形样条函数,而非传统的Zernike模式的线性组合,基于该区域表示,为哈特曼-夏克波前传感器建立了平均斜率测量模型,进而非适定的波前重构问题转化为良态等式约束最小二乘问题,最终的目标图像即可通过非盲解卷积方法获得。仿真实验验证了提出的方法在不同的湍流强度下均能表现出良好的复原效果,对测量噪声亦不敏感。     

基于压缩感知的通信信号频谱检测方法

频谱感知是无线通信网络中提高频谱利用率的关键。针对现有通信信号频谱检测方法抗噪性低的问题,文中提出一种基于压缩感知的频谱检测方法。该方法首先利用压缩感知理论对通信信号的宽频带进行稀疏采样,其次采用改进的平滑范数重构算法对信号循环谱进行重构,提高了信号循环谱的重构性能,最后在循环谱域实现频谱检测。仿真实验结果表明,改进的平滑范数重构算法对信号的重构精度优于正交匹配追踪算法,压缩感知信号频谱检测算法的抗噪性优于传统能量检测算法。     

基于多源遥感卫星的海面舰船目标检测方法

围绕光学卫星遥感图像中的海面舰船目标检测问题,考虑静止轨道遥感卫星和低轨道高分辨率遥感卫星的优缺点,提出一种基于多源遥感卫星的海面舰船目标检测方法。该方法首先通过多结构多尺度形态学滤波和自适应阈值分割对静止轨道卫星遥感图像进行目标预检测,然后将预检测结果与卫星图像的地理位置信息相结合来确定高分辨率遥感图像候选目标区域,最后提取候选目标区域中目标的主要特征,进行舰船目标判别,将判别结果反映到静止轨道遥感卫星图像上。仿真结果表明,该方法能有效检测出海洋背景遥感图像中的多个运动舰船目标,具有目标检测率高、虚警率低、时效性好等优点,为静止轨道遥感卫星对海面运动舰船目标的实时监视跟踪提供了技术支撑。     

基于超像素融合的遥感影像变化检测方法

以基于像素变化检测方法为基础,提出一种基于超像素融合的遥感影像变化检测方法.该方法主要包括以下步骤:首先对原始遥感影像进行两次超像素分割,生成像素级、超像素级和超像素级三个不同尺度的分割图,然后分别对每个分割图进行变化矢量分析,得到三个尺度的差分影像.分别对多个差分影像进行模糊C均值聚类,得到三个尺度变化与不变的隶属度...     

基于误差估值累加开环校正的诱导式欺骗检测方法

诱导式卫星欺骗干扰可诱导航空器逐渐偏离预定航迹，难以被发现，因此及时有效地检测干扰是飞行安全的保障。在现有紧组合导航体制基础上，设计了一种基于误差估值累加开环校正的紧组合导航结构，并证明了其性能与传统闭环校正紧组合导航性能等效。在此结构中，将紧组合导航系统与自适应序贯概率比检测方法结合，提出了一种基于误差估值累加开环校正的诱导式欺骗检测方法，融合紧组合导航信息与其他不受欺骗影响的导航信息，构建欺骗检测统计量进行诱导式欺骗检测。仿真结果表明，开环校正结构可避免随时间累加的惯性导航系统误差所导致的组合导航滤波器发散问题，同时欺骗检测方法可进一步提高算法对“最坏”情形下微小诱导式欺骗的检测效果。     

非接触式扫描反射镜定位精度检测方法

扫描反射镜的定位精度直接影响超光谱成像仪的工作性能,为了对扫描反射镜定位精度进行检测而不影响其运动性能,提出了一种基于双经纬仪的非接触式检测方法。利用光学向量反射和坐标变换原理对该方法进行了理论分析,给出了精确的扫描反射镜定位误差计算公式。为了减少实际检测时调整工作量,基于理论计算和工程简化的方法给出了允许的调平误差。对待检扫描反射镜进行了定位精度检测实验,表明该检测方法具有测角范围大、调整过程简单、检测精度高等优点。