水下激光成像及主要参数的理论计算

利用双流辐射理论，导出了信号光辐射照度的表达式。从理论上计算了同步扫描系统的信号光和后向散射光传到探测器的辐照度与衰减长度的定量关系。减小视场角和增大光源到探测器的距离可增成像距离。     

一种新型水下激光成像系统

提出了一种新型水下激光成像系统的模型 ,计算了该系统的成像距离和成像质量与光束发散角、接收视场角、快门开启时间等主要参数的关系 ,降低背景光的影响与提高光脉冲质量能有效地提高成像距离和成像质量。在一般海水介质中 ,这种水下激光成像系统的成像距离理论值可达2 5倍衰减长度 ,约是同步扫描和距离选通水下激光成像系统的 4～ 5倍。     

参数自动配置的量子密钥分配系统设计与实现

文章基于法拉第——迈克尔逊干涉仪的相位编码量子密钥分配(QKD)系统,设计并实现了该系统的参数自动化配置。该系统中的三个参数:同步光输出光强、单光子探测器的门触发时间窗口和相位调制器的调相电压需要根据公共信道的衰减和距离进行配置。通过同步光光强扫描、单光子探测器延时扫描和相位调制器调相电压扫描来实现上述三个参数的自动配置。整个自动化配置过程可以在 1min 内完成,实现了 QKD 系统的快速配置。     

DPL固体激光成像雷达系统研究

介绍了DPL固体激光成像雷达的工作原理、系统组成,系统以高重频DPL固体激光器为光源,雪崩探测器直接探测体制,二维光机扫描成像,距离伪彩色3D成像方式,可以快速获取数千米远物体的三维图像.分析了大气衰减对作用距离的影响.该系统可用于目标侦察、地形测量、障碍物探测等应用领域.     

水下物体的激光偏振成像研究

采用波长532nm的激光器作光源，面阵CCD作探测器，利用水中粒子和物体散射光解偏振度的差异，本文研究了水下物体的激光偏振成像。结果表明，采用偏振技术可使水下成像距离扩展至15倍左右。本文还讨论了不同衰减长度和偏振器的不同偏振角度与图像对比度的关系。     

改进的距离选通3D成像激光雷达系统

非扫描激光雷达是激光雷达的研究热点,但能够获得距离信息的阵列探测器尚不成熟,导致非扫描激光雷达仍处于实验室阶段,限制了非扫描激光雷达的应用.现有的距离选通激光雷达成像速度慢,影响了系统的应用.基于积分型阵列探测器ICCD,设计了一种改进的距离选通3D成像激光雷达系统,实现了非扫描快速3D成像功能,并在理论和实验上对系统...     

非扫描激光主动成像系统性能分析

介绍了面阵非扫描型激光主动成像系统的原理、特点及影响其性能和成像距离的因素。对激光主动成像模型、ICCD探测器性能、灵敏度指标换算和目标识别性能进行了分析计算。依据入射辐照度和探测器辐照度灵敏度,建立了探测距离公式和入射辐照度需大于探测器辐照度灵敏度2倍的距离估算方法。采用808 nm波段激光进行的主动成像实验证明了理论分析的有效性。     

基于APD面阵探测器的非扫描激光主动成像雷达

为了获得目标区域的高精度3-D距离图像,采用自研带读出电路的雪崩光电二极管（APD）面阵探测器组件,研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域,APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号,经信息处理获得目标区域3-D距离图像,对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明,所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像,成像距离达1.2km,距离分辨率为0.45m,成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。     

一种红外热像仪扫描方法研究

对一种单元探测器热像仪的扫描方法进行了研究,单元热像仪的成像需要进行行扫描和帧扫描才能完成一幅图像。为了提高热像仪的灵敏度,探测器采用了液氮制冷的中波红外探测器件。文中介绍了热像仪的扫描原理和扫描方法,重点解决了帧扫描方法所用的凸轮机构及其驱动方式以及行扫描和帧扫描的同步问题。此方法在某型红外热像仪研制中成功得到了运用,扫描平稳,其温度分辨率达到了0.01°。其扫描方法可以应用到其它热像仪的设计。     

TDI型红外探测器空间校正方法的设计与实现

时间延迟积分(TDI)型红外探测器作为第二代红外探测器,具有更高的温度灵敏度和更大的扫描成像视场.和面阵成像探测器相比,TDI型红外探测器必须在装置中加入扫描机构进行扫描成像,由于TDI型红外探测器光敏元在空间的位置交错排列,为了保证奇偶像元对同一目标成像,这就涉及到扫描方向与探测器奇偶像元空间匹配的问题.以480×6红外探测器为例,详细介绍了TDI型红外探测器光敏元的排列结构、工作方式以及空间校正的原理,给出了空间校正的算法和FPGA实现方法,并通过仿真和实验验证了方法的正确性.     

Increased spatial resolution in transillumination using collimated light

In traditional transillumination of the breast (diaphanography), the abundance of diffuse light resulting from the use of extended noncollimated sources reduces the visibility of deep seated lesions. A prototype scanning imaging system has been developed to investigate the effectiveness of thin collimated light beams (1.5 mm cross section) synchronized with a similarly collimated detector to increase contrast in lesions normally lost due to the detection of diffuse light. The study demonstrates that detection of opaque 1.5 mm details is possible in phantoms simulating breast tissues 6 mm thick regardless of depth. This is about 10 times better than images obtained on the same samples using present transillumination methods. Furthermore, this study indicates that internal structures (lesions, cysts) in up to 12 mm thick excised breast sections can be visualized by exploiting their frequency-dependent attenuation. This is accomplished by inserting 50 nm interference filters in the input light path, which can be varied in a stepwise manner in the range of 400 nm to 1000 nm. These results demonstrate for the first time that images of lesion-bearing 1 cm or larger tissues can be obtained, thus opening promising possibilities for whole-breast imaging.     

两档变焦面阵扫描红外光学系统设计

提出了一种三次成像红外两档变焦面阵扫描光学系统,在传统红外二次成像光学的基础上,增加了两档变焦的前置望远系统,通过变焦组单一组元沿光轴方向移动,来实现两档焦距切换。变焦组沿光轴方向的微调,可实现不同工作温度的补偿与不同物距的清晰成像。在中间平行光路中,引入振镜,通过振镜以特定频率进行相应角度范围的往返扫描,来补偿由于扫描平台转动带来的曝光时间内的物面的移动,保持系统在旋转扫描时成像清晰与稳定,没有拖影。系统结构紧凑,可实用于两档变焦搜索与跟踪一体的红外系统中。     

基于柱面镜的太赫兹阵列探测器扫描成像实验研究

设计了一套用于太赫兹阵列探测器扫描成像的光学系统,采用光学设计软件分别对柱面镜和聚焦透镜的面型进行了仿真,仿真结果表明,经过柱面镜后,点光源变成了线光源,线光源的宽度为1.4 cm。实验中,分别采用VDI单元探测器和中科院苏州纳米所自主研发的场效应管阵列探测器对物体进行成像,其中VDI单元探测器成像效果较为清晰,阵列探测器的图像中存在一定的条纹,原因来源于探测器像元之间的耦合和串扰。本文采用柱面镜结合阵列探测器,提升了扫描成像的速度。     

水下激光成像分辨率影响因素的理论分析

讨论了用调制传递函数（ＭＴＦ）表征水下激光成像质量特性及其影响因素的量值关系，给出了计算该系统ＭＴＦ的理论近似公式，得出了ＭＴＦ与激光束光斑的大小，目标的距离，接收视场角及光功率的数量关系，结果表明准直光斑的减少和采用窄视场的扫描技术能有效地提高成像的分辨率。     

采用扫描式漫反射成像法的激光强度分布测量装置

提出了一种基于扫描式漫反射成像法测量激光强度时空分布的装置。测量装置主要由轮辐式扫描取样机构、同步信号发生器和CCD 成像系统组成。装置使用动态的取样旋臂替代静态的漫反射屏,在保留漫反射成像法优点的前提下用取样的方式进行测量,具有测量分辨率高、取样衰减倍率较大、抗激光破坏能力强以及可在线测量等优点。与漫反射屏成像法的比对测量实验表明:两种测量方法的测量结果具有较高的一致性。扫描式漫反射成像法实现了对光斑的在线测量,可用于强激光辐照效应实验中激光强度分布的实时监测。     

同步扫描水下激光成像系统的蒙特卡洛仿真及优化

针对水下激光同步扫描三角测距成像系统受水介质散射和吸收影响导致作用距离减小、目标反射点图像质量变差等问题,从辐射传输理论出发,采用蒙特卡洛方法建立水下激光传输的随机模型,利用TracePro软件进行光线追迹仿真,得到反射点图像相对散射光背景的对比度。探讨了目标距离、激光光强、基线距离、物镜口径等改变对对比度的影响关系,从而对水下激光同步扫描三角测距成像系统参数作了优化设计。最后从系统实际情况和需要出发,确定激光光强1 W,基线距离250 mm,成像物镜50 mm/F2,确保在7.5 m距离范围内,有较好的目标反射点图像对比度,从而保证了同步扫描三角测距原理的实施。     

低空高分辨率激光雷达光学系统设计

针对“低慢小”目标光学成像识别能力差、复杂背景下信噪比低等问题，设计了一款低空高空间分辨率激光雷达光学系统。发射光学系统扫描器件采用MEMS反射镜，设计了专用扩束光学系统保证不同扫描角度发射激光的光束质量；接收光学系统采用物镜、数字微反射镜器件结合偏振器件，可同时实现激光回波接收与可见光成像，相较于采用单点探测器接收的激光接收系统，具有背景噪声低的优势。给出了光学系统的性能参数，利用光学设计软件设计了光学系统，该系统空间分辨率为0.5 mrad/pixel，扫描点阵列规模为200×200。模拟结果表明设计方法可行，计算其在大气中的探测距离可达到1000 m，背景噪声相较于单点探测器接收系统可降低约22162倍。     

基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器设计

光学微扫描技术是微扫描亚像元成像系统中的核心技术之一。研究了基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器的原理和设计方法,分析了微扫描平板的误差对亚像元成像的影响,设计了一种基于凝视型面阵CCD探测器的光学平板调制式微扫描器,并实现了与亚像元成像实验系统的联调成像。设计方法不仅适于可见光成像,也适于基于凝视焦平面探测器的亚像元热成像。