基于数字TDI技术的紫外成像系统的设计

为了实现高灵敏度紫外探测,基于600×500元紫外电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD) 图像传感器,创新性地运用软件开窗技术设计了一种基于数字时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)的 紫外成像系统。具体分析了成像系统的噪声来源以及TDI阶数M对成像系统信噪比的影响,并从理论上分析了 采用M阶数字TDI技术对成像系统信噪比的影响。然后详细介绍了在FPGA内部实现数字TDI算法的情况,并给 出了数据采集系统中的上位机交互流程。实验结果表明,基于数字TDI技术的紫外成像系统可以获得较 高的图像对比度和信噪比以及优良的成像质量。     

TDI遥感图像中畸变像移模糊的去除

采用离轴三反射结构的大视场空间相机存在较大的光学畸变,导致引入时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)技术的面阵探测器在推扫成像时产生像移模糊。根据畸变引起的TDI成像退化原理,将畸变像移模糊转化为非均匀运动模糊,通过求解像移路径计算初始模糊核,将其作为先验信息,建立半盲复原模型进一步细化模糊核。利用初始模糊核复原的粗略图像边缘指导模糊核的细化,提出一种多方向权重异性的全变差模型提取图像结构信息。为了增强先验信息对模糊核细化的约束,构建了含有初始模糊核的正则项,使模糊核的估计不过度依赖于图像内容,采用多尺度迭代方法求解。最后用正则化约束的非盲反卷积方法去除图像模糊。实验结果表明:与现有的几种去模糊算法相比,所提方法的去模糊效果不仅清晰自然且对不同样本图像的模糊核估计更稳定。     

基于SIFT的超大图像配准

SIFT算法在仿射变换、噪声、一定程度的光照条件下具有良好的匹配性能，星上宽波段相机成像尺寸都非常大，超大尺寸图像直接利用SIFT算法，在构建高斯金字塔时空间占用大，同时导致计算用时长。通过研究仿射变换矩阵，提出可以通过计算超大尺寸图像的降采样图像之间的配准系数间接获取超大尺寸图像的配准系数的方法。经过实验验证，具有一定的可行性，对于图像配准从空间上减少计算量从而节约计算时间具有一定指导意义。     

宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。     

用对比度表征成像光谱仪垂直扫描方向传递性能的探讨

首次由单元探测系统的像方线扩散函数LSF出发得到多元探测系统空间采样方向系统的特征矩阵,并由此得到已知正弦波输入所对应的系统输出,从另一个侧面证明了系统在这一方向上不具有调制传递函数MTF存在的条件,发现用对比度传递函数可以很好地表征系统对不同周期正弦波的传递性能。     

基于线扩散函数矩阵的成像光谱仪图像矫正方法

大视场推扫式成像光谱仪的驻留时间长,覆盖范围大,能比较好地满足海洋遥感的要求。但沿轨和穿轨方向上调制传递函数的差异导致了成像中的"拖影"现像。通过实验获取了系统的线扩散函数;利用插值法构建矩阵来描述系统穿轨方向上的成像特性;使用遥感图像"拖影"区域的梯度平方和作为判别依据对矩阵的系数进行调整;最后使用矩阵对遥感图像进行了矫正。从矫正后的图像来看,"拖影"现像已基本被扣除,证实了该方法的有效性。     

星上定标用分谱比辐射计的辐射探测性能研究

采用比辐射计进行比对测量是监测光学遥感仪器星上定标光源载体漫射板反射性能在轨变化的有效手段。用于海洋水色遥感的新一代星载成像光谱仪必须设计成以太阳作光源的在轨绝对辐射定标系统,才能满足定量化产品反演的使用要求。国外星上定标器的漫反射板长期跟踪测量结果表明,漫射板的反射性能一直在发生变化,且波长越短变化越大,而海洋水色遥感要素的探测恰恰集中在靠近紫外的波长区域。针对这个问题,设计了分谱比辐射计,并对其辐射探测性能进行了理论分析与实验测量。结果表明,在整个动态测量范围内线性相关系数优于0.9991,在轨输入能量条件下的分谱信噪比在整个使用波长范围内优于100,可以满足成像光谱仪星上定标源反射特性标定的精度要求。     

由原子强四波混频光共振激发Na_2产生的紫外受激辐射

用波长为５７８．７ｎｍ的激光双光子共振激发Ｎａ－Ｎａ２混合样品中的钠原子（３Ｓ→４Ｄ），在紫外区３２０～３７０ｎｍ范围内得到了四十多条受激辐射线。标识和分析的结果表明，钠原子中共振增强的四波混频光作为一个次级激发源将Ｎａ２从基态Ｘ∑＋共振激发到Ｃ１ｘ态，继而由Ｃ１ｚ向Ｘ１∑＋态跃迁产生了上述的紫外受激辐射线。     

便携式紫外GaN相机与海洋应用初步验证

本文对国内最新研制的256×1 元GaN 基紫外探测器的原理和特点进行了分析与介绍,研究了对应的信息获取原理与方法,完成了信息获取系统的设计与实现,阐述了基于256×1 元GaN 基紫外探测器的便携式紫外线阵相机的设计过程,完成了相机信噪比测试和外景成像试验.通过与海洋相关研究所合作,实地进行了相机的出海搭载试验,成功获取了海面的紫外图像数据.实验结果表明:海面图像清晰,纹理丰富,为相机便携出海作业和海洋环境监测应用做出了探索性的工作.     

FY-3A中分辨率光谱成像仪热红外通道的多探元辐射定标

FY-3A中分辨率光谱成像仪(MERSI)红外通道采取40探元跨轨并行扫描方式,针对其辐射定标要比传统单元探测器的辐射定标复杂的问题,研究了MERSI红外通道的多探元辐射定标方法。首先,基于星上黑体观测进行逐探元的辐射定标处理,消除探元辐射响应差异条纹;然后,利用各探元与基准探元光谱响应对不同温度黑体光谱辐亮度建立比值关系,基于其随着辐亮度呈非线性变化的关系,对逐探元定标后图像进行探元光谱差异的辐亮度归一化补偿,从辐射机理上最大限度地消除图像条纹,实现了多探元观测目标辐射信号的光谱响应差异归一化。为了验证MERSI红外通道辐射定标精度,文中还利用同时过星下点观测(SNO)交叉定标方法,将MERSI定标结果与美国Terra中分辨率成像光谱仪(MODIS)定标结果进行比对,结果显示,相对于后者,MERSI的红外通道亮温高1K左右,认为这可能与两者的通道带宽不同有关。