干涉式被动亚毫米波成像系统

干涉式辐射计通过多通道间的相关运算得到被动亮温图像。对于亚毫米波段(submillimeter-wave, SMMW)相关运算对硬件系统的精度与相位稳定性提出了很高的要求。本文中,通过特殊设计的高精度SMMW器件,实现了一套基于二单元干涉仪的干涉式辐射计系统。针对该系统的自身特点,作者提出了点源目标响应定标方法来降低系统误差。系统完成后,分别进行了干涉条纹实验和点源目标成像实验。经测试,系统的线性相位误差小于2°,角分辨率优于0.57°。系统实测性能和理论分析结果一致。以上研究为今后设计高分辨率亚毫米波干涉式成像辐射计提供了重要的参考价值。     

二维干涉式被动毫米波近场目标成像分析

近场成像是干涉式被动毫米波成像技术的重要应用领域,阵列构型是影响近场相位误差的重要因素。搭建二维合成孔径近场成像仿真系统,实现目标场景生成、近/远场前向仿真、图像重构和近场相位误差等功能。利用该系统对空间分辨力相同条件下的常用二维天线阵型的近场误差进行定量评估和分析,针对二单元的近场扫描成像试验系统,提出一种将接收机通道误差、近场相位误差分步校正的自定标方法。比较基于参考点源的近场成像方法,该方法仅需先验距离信息,无需再对参考点源进行成像,具有操作简单、成像速度快的优势。     

高分辨力亚毫米波全息成像系统

主动式毫米波成像为人体安检提供了一种安全、有效的技术手段,对进一步提高成像分辨力和成像质量,发展宽带高频的毫米波成像系统具有重要意义。为此建立了一个宽带高频的主动式亚毫米波全息成像系统,其发射天线的工作频率在280 GHz~320 GHz范围,使用外差混频技术直接测量得到全息数据,对其进行重建后得到目标反射率图像。同时测试了系统的工作性能,得到了距离向和方位向分辨力以及系统的信噪比和噪声等效反射率差,距离向分辨力小于4 mm,方位向分辨力为2.5 mm×2.5 mm,均接近分辨力的理论值。此外利用该系统的宽带特性研究了带宽对毫米波全息成像的影响,宽带成像除提高距离向分辨力外还有效地抑制了散斑效应。     

W波段三维近场安检成像系统（英文）

介绍了一套基于频率步进机制的W波段三维近场安检成像系统以及相应的成像算法.W波段信号可以穿透普通衣物,对人员携带的藏匿物品进行成像.成像算法通过在频率波数域进行插值处理可以完全补偿近场的波前曲面.文中阐述了频率波数域的插值过程以及实验数据的预处理过程.成像系统通过发射宽带信号得到高分辨距离像,通过提高工作频率得到高分辨方位像,方位向分辨率优于5 mm.成像实验结果表明该系统性能优于现有的Ka波段成像系统.     

被动毫米波成像系统

在叙述常见几种成像系统的基础上,重点阐述了被动毫米波成像原理及其系统结构,提出了基于MMIC被动毫米波成像的关键技术,指出了应用MMIC技术实现毫米波接收器的重要性及该成像系统的应用领域.     

光电成像系统的信道宽度评价方法（英文）

根据人眼视觉实验，对光电成像系统的性能评价方法进行了理论研究，分析了视场角ω，成像系统性能σs，以及角放大率Γ对光电成像系统与人眼存在的最佳匹配的影响，初步实现了定量描述电视型成像系统的最佳观察距离和直视型最佳目镜焦距的客观现象，所得结果与实际基本一致。     

短波红外成像变焦匀化激光照明系统（英文）

针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统,分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高,达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统,使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面,照明光斑均匀.分析了变焦照明系统的设计理论,设计了25倍变焦的短波红外激光照明系统.该照明系统的光学镜头由3组镜片组成,由凸轮结构实现连续变焦.体积小,结构简单,变焦倍数大.最终实现了2～50°的照明角度连续变化.照明光斑均匀度达到92.7%.进行了野外成像实验,对人员识别距离可达1.2 km.设计的连续变焦激光照明系统对提高短波红外成像系统的夜视能力具有较高的意义.     

光电成像系统的协同设计方法研究（英文）

在传统的光电成像系统设计中,光学子系统和电子学子系统是分开设计的.这导致两个子系统的参数化之间协调程度降低,导致子系统兼容性不完善.为了提高各子系统之间的兼容性,缩短设计时间,减少开发成本,本文提出了一种协同设计方法.在端到端光电性能评价的基础上,采用多目标多参数优化算法对光电成像系统的配置参数进行优化.利用该方法对空间红外成像系统配置参数进行了优化,且获得良好在轨成像效果.结果表明,该方法对优化光电成像系统的参数配置,评价光电成像系统的性能具有积极的作用.     

目标亚毫米波辐射研究（二）

目标的亚毫米波辐射能量分析，是确定系统设计的主要参数，本文主要探讨了亚毫米波段目标辐射能量的计算方法，给出了Ｐｌａｎｃｋ和Ｐａｙｌｅｉｇｈ－Ｊｅａｎｓ公式适用的计算区域，定义了转换波长，模拟计算了转移波长点，文章对金属，非金属目标在亚毫米波段的辐射率进行计算分析后，提出了亚毫米波段使用ε（λ，γ）时不能忽略的高次项，最后用超导探测器对典型目标（铁皮，木材，红砖等）作了能量探测分析。结果表明，在近主     

目标亚毫米波辐射研究（一）

目标的亚毫米波辐射，实质上是物体的辐射。发射率涉及到物体表面的形状、温度、波长以及二次发射等复杂因素。本文对目标的亚毫米辐射特性进行了基本分析，给出了经验公式，对金属和非金属材料辐射性进行了研究，给出了一些计算结果和实验分析。     

干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述

干涉式逆合成孔径雷达（InISAR）成像是一种将干涉技术与逆合成孔径分辨相结合的高分辨雷达三维成像方法,能够实现对远距离运动目标全天候、全天时的三维成像,在军事和民用领域都呈现出广泛的应用前景和实用价值。其基本思想是利用位置分布不同的多个天线获取成一定视角差的多幅逆合成孔径雷达（ISAR）复图像,实现目标散射中心的二维分辨,然后通过干涉相位处理,恢复出目标散射中心的真实三维分布。本文综述了InISAR三维成像的理论框架,回顾了InISAR成像技术的发展历程,着重对图像配准、相位解缠绕、运动补偿、斜视、基线配置等关键技术难点进行了分析和评估,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,最后对InISAR的发展现状和趋势进行了总结和展望。      

基于离轴显微干涉术的单幅干涉图相位求解（英文）

提出一种用于测量微结构表面形貌的离轴显微干涉术。该技术的实验装置为一个优化的马赫-曾德尔干涉仪。其特点为参考波是具有一定载频的倾斜波。该技术中应用CCD记录离轴显微干涉图,并用傅里叶变换方法对记录的干涉图在傅里叶面进行频谱滤波求解相位。不同于经典显微干涉术,离轴显微干涉图的载频较高,仅需单幅干涉图即可得到相位信息。因此该技术在测量中具有防振、快捷有效的特点。利用一个标准微台阶以及微孔阵列的形貌检测结果验证该技术的有效性,同时与轮廓仪的测试结果进行对比,证明结果一致。被测物也应用Mirau干涉显微镜进行测试,实验结果表明经典显微干涉图干涉信息载频不足,仅使用单幅干涉图不能得到正确相位,该组实验证明了离轴显微干涉术相对于传统显微干涉术的优越性。     

（英）亚毫米波波段波束功率合成方法

对于亚毫米波或太赫兹系统而言,关键问题是功率源的输出功率非常小。 功率合成技术是增加输出功率的有效方法。 然而,在微波和毫米波段中使用的常规功率合成方法（例如电路级合成或波导内空间合成）在亚毫米波波段因损耗高及难以加工等因素而受到制约。 本文提出了一种基于准光学技术的波束功率合成方法。 它具有损耗低,合成效率高,相对容易制造的优点。本文给出了分析,仿真和实验结果,并得到高的输出合成效率。     

基于多视场狭缝的高效信息获取光谱成像系统（英文）

视频光谱成像技术是目前遥感探测发展的一个重要方向,可以实现4维信息获取（两维空间+光谱+时间）,对于动态目标探测等应用场景有十分重要的意义。目前的技术手段是以滤光片方式为主,不具备光栅作为分光元件时的高光谱分辨率优势。基于此,提出了非耦合狭缝阵列扫描光谱成像（uSASHI）和编码狭缝阵列扫描光谱成像（cSASHI）系统,通过增加狭缝数目的方式,实现同一时刻多个视场信息的获取,极大地提升信息获取效率。uSASHI的每个狭缝获取信息之间不会耦合,n条狭缝可以实现n倍的信息获取效率的提升,cSASHI的狭缝按照压缩感知理论排列,可以实现欠采样条件下（采样率α≤1）视频光谱成像,信息获取效率可以提升n/α倍。本文设计的系统最终实现了1024*496*30的光谱数据立方体10 Hz视频光谱成像方式,cSASH实现了更高帧频。所提系统为视频光谱成像技术提供了新的方向,为未来动态目标探测等应用打下了基础。     

一种融合干涉测量的被动毫米波焦平面成像方法

针对被动毫米波焦平面阵列中相邻馈源波束存在的重叠区域,采用相关的方法对相邻馈源的输出进行相关接收,产生了新的像素信息,提出了一种融合干涉测量的焦平面成像方法.该方法将相干和非相干技术进行有效融合,增加了被动毫米波多波束成像像素的数量,提高了成像分辨率.理论分析和仿真实验都表明该方法是有效的.     

多块合并压缩感知实时成像（英文）

中长波红外成像探测器成本高昂,成为该波段高分辨成像和实时显示的巨大挑战。本文提出一种高效合并分块压缩感知方法（Multi-block Combined Compressed Sensing, MBCS）,适用于基于焦平面阵列的压缩成像系统,它结合了并行采样和快速重建优势,可通过低分辨红外探测器实现低分辨并行测量和高分辨图像快速重建。与传统的基于压缩感知超分辨成像相比,该方法可提升高分辨图像重建的质量,同时实现高速重建。本文对光学系统原型和MBCS重建模型测量矩阵构建过程进行了研究,讨论了合并块大小对重建性能的影响,发现存在最优块大小使重建速度与重建质量都最优。此外,本文还实现了基于GPU加速的MBCS重建算法,用于进一步改进并行成像系统的图像重建速度。仿真和光学实验验证了该光学系统并行采样和快速重建策略的有效性,512×512分辨率成像与显示速度可达到5 Hz。     

干涉式逆合成孔径雷达三维成像技术研究

该文提出了干涉式逆合成孔径雷达三维成像的方法,并对于涉式测角出现的角闪烁现象提出了判断并剔除角闪烁点的准则。然后分析了两种跟踪体制下的三维成像方法,并提出了克服连续跟踪体制下跟踪误差引起的相位随机抖动问题的方法,解决了步进跟踪体制下各天线ISAR像焦点对齐问题。     

浸入式光栅谱线特性（英文）

浸入式光栅常应用于光学材料折射率较高的红外谱段.其特殊的工作模式会产生一系列普通反射式光栅不需面临的问题,而它们对于浸入式光栅的应用却十分重要.论文推导了普通光栅长波端与短波端谱线长度的关系.针对折射率与波长相关的特点,以短波红外(1.5~2.5μm)为例,分析其谱线位置分布及光谱分辨率变化特性.结果表明,浸入式光栅谱线分布相较于普通光栅有明显差异,"梯形"谱线会发生倾斜.在折射率变化较大的短波红外谱段,"梯形"谱线倾斜程度较明显.在以长波(2.5μm)配准Littrow条件时,谱线向短波端倾斜,以短波(1.5μm)配准时向长波端倾斜,且Littrow波长均漂离中心波长.由于折射率在热红外谱段变化较小,"梯形"谱线倾斜较小,更接近普通光栅情况.浸入式光栅的光谱分辨率随折射率变化而改变,同级中,波长增大分辨率增大;各级间,级数减小分辨率减小.同时,由于高级次(短波)分辨率大于低级次(长波),因此各级谱线长度之比不再满足普通光栅中的比例关系.     

太赫兹被动成像系统性能研究

太赫兹被动成像技术具有很多独特的优势,已经成为安全检查领域的重要研究方向。为了进一步提高太赫兹被动成像系统的成像性能和实用性,研究了实验室自研的一套基于光机扫描的太赫兹被动成像系统的性能。通过探索不同系统参数和实验条件,包括成像距离、成像速度以及探测器状态,对背景噪声以及分辨率等图像性能的影响,获得了系统优化的性能参数,同时探究了该系统探测人体隐藏物品的能力,说明该系统可以有效地对人体进行安全检查。实验结果表明:该太赫兹被动成像系统的成像距离在机器前面1.5~2.5 m的范围内,即在大约1 m的景深内,能够显示清晰的太赫兹图像;该系统的成像速度为每帧1~2 s;探测器工作电平和增益对图像清晰度和系统噪声有较大的影响,存在一个优化的探测器工作状态,在该条件下可以获得清晰的太赫兹图像。在各项参数优化的条件下,该太赫兹成像系统可以达到的目标分辨率为1.5~2 cm,能够清晰地探测隐藏在人体衣服之下的金属物品和对太赫兹波有较强吸收的物质。     

亚毫米波被动探测目标辐射方程与特性研究

目前亚毫米波系统正处于开拓和发展时期,在军事与民用中均具有重要应用.文中主要研究了目标物质的亚毫米波辐射传递方式,并给出目标物质的亚毫米波辐射传递方程新的求解方法.分析了天气现象影响亚毫米波辐射计的探测距离,以云(雾)衰减为例,对探测距离和温度,以及含水量的关系进行了分析.