热成像系统

美国电子物理学公司展出一种名为“绿宝石LR”的用于远距离监视、跟踪和目标信号分析的热成像系统。该系统采用650×512元的大规格碲镉汞焦平面列阵，能够产生全电视分辨力的红外图像。该系统的工作波段为3-5μm，小于25mK的噪声等效温差使其能够探测25km之外的目标。机动的光学元件能够自动聚焦或通过手动聚焦，     

基于薄膜干涉分光技术的便携式多光谱成像系统

基于薄膜干涉分光技术开发了多光谱图像采集分析系统样机,样机由分光滤光片、CCD相机、逻辑控制组件和计算机终端软件等组成,并在农产品检测、成分检测等方面开展了多光谱检测技术的实验研究。实验表明,多光谱成像系统能够进行高分辨率的光谱图像采集,并进行光谱重建和聚类等分析。在农产品检验中利用多光谱成像技术能够将霉变的黄豆与优质黄豆进行快速区分;在电解液浓度和成分检验中能够将不同浓度或不同成分的液体进行识别;在笔墨检验中能够将不同油墨的笔迹进行准确有效地判别。     

基于虚拟仪器的多波段成像技术

介绍了如何对光学遥感仪器中光谱仪色散出的光谱进行采集,以及在LabVIEW下,利用光谱图对目标物进行多波段成像的方法.     

四波段共光轴成像实验平台及其图像融合

为获取以及充分利用场景的多波段信息,同时为多波段图像算法研究奠定基础,基于非制冷红外焦平面阵列,研制了共光轴分束的可见光+近红外、短波红外、中波红外和长波红外四波段光电成像实验平台.给出了基于四波段光电成像实验平台的图像处理案例,使用现场可编程门阵列完成各路图像的预处理与多波段图像融合.预处理过程主要包括可见光机芯盲元...     

气象测云红外成像系统的设计与分析

以云层为目标,进行了目标与背景的红外波段分析,分析了气象测云红外成像系统的工作波段,确定了红外成像系统的主要技术参数;进行了基于非制冷红外焦平面列阵（UIRFPA）探测器件的气象测云红外成像系统的光学设计、结构设计与电路设计;针对该系统进行红外图像自适应非均匀校正设计和温度调焦机构设计。     

基于LCTF多光谱成像的人体指甲特征光谱提取

利用由液晶可调谐滤光片(LCTF)和CCD相机组成的多光谱成像系统在450～1 000 nm光谱范围内每隔10 nm采集人体指甲样本,得到包含56个波段的人体指甲多光谱图像。通过参考白板比较测量法进行反射率反演,得到指甲的准确反射率信息,分别利用主成分分析法(PCA)和波段指数法实现样本图像的降维,得到两个特征空间,并利用光谱角度填图法(SAM)在两个特征空间内对人体指甲进行分类,分类准确度分别为92.5%及82.9%。因此,由主成分分析法得到的特征空间可以作为人体指甲的特征光谱,为指甲多光谱图谱分析和人体健康评估提供了可靠的依据。     

短波红外摄像机

比利时XenICs公司推出一种型号为XEVAFPA-2．5-300的短波红外数字摄像机。该摄像机采用320pixel×320pixel的四级HgCdTe探测器焦平面列阵，并以热电方式将探测器致冷至200K。摄像机工作于0．85-2．5μm光谱波段。它可由PC计算机驱动，也可作为独立应用的组件从12V 5A的蓄电池中获得电源，其输出数据具有14bit的动态范围。     

多光谱3D成像方法

已有3D成像方法难以实现单目、单帧图像条件下同时获取场景图像及深度信息,也不能兼具时间效率高、体积紧凑、能耗低等优点。为此,创新地提出多光谱3D成像方法,通过具有纵向色散的光学成像镜头与快照式多光谱图像传感器两部分构成图像采集系统,使用离焦深度还原算法获取深度信息。其基本原理为:首先,增强纵向色差光学镜头使得同一物点在不同光谱波段图像上的成像离焦程度不同;其次,快照式窄带多光谱图像传感器单帧曝光同时获取多幅窄带光谱图像;再通过离焦深度还原算法根据多光谱图像边缘梯度获取3D信息。实验采用纵向色散增强型光学成像系统及快照式多光谱相机捕获450±10 nm、525±10 nm、620±10 nm 3通道光谱图像,对5 m内场景进行3D深度恢复,获得了深度误差不高于5 cm的测量结果。实验结果表明多光谱3D视觉方法可以实现单目、所提单帧图像的深度估计。该方法能同时获得视觉及深度信息且无需空间位置配准及预先深度刻度,单帧图像处理平均耗时0. 186 s,图像采集系统尺寸为120 mm×77 mm×65 mm,其工作功率约为10 W,兼具时间效率高、体积紧凑、能耗低等优点。因此,所提方法有望在无人驾驶及智能机器人等领域获得广泛应用。     

多目标重访细胞成像测量系统

对显微镜下大量的活细胞进行长时间地重复观测是一项细致而又需要耐心的工作,完全依赖于人工操作不仅难度大又易引入人为的误差和错误。为了使这项工作得以轻松准确的完成,开发能对大量细胞进行重复和长时间观测的工具实在必要。以ＣＣＤ技术和计算机自动控制技术为基础,研制了一套自动成像测量系统。该系统能够定时自动对多个目标进行重复摄像和分析。其对目标的重访精度小于４μｍ,完全可以满足精确地对大量细胞长时间重复观测     

多道成像光谱探测列阵的研究

本文介绍一种多道成象光谱探测列阵的工作原理及设计思想。通过对器件主要技术参数的分析及低功耗扫描电路的应用,并采取场注入等平面工艺措施,使探测列阵的光敏象元结构得到改善,从而提高了探测器的响应度和动态范围,光谱分析范围则可由近红外区到紫外区。最后给出主要参数的实验数据。     

大相对孔径宽波段Dyson光谱成像系统

提出了一种改进型Dyson光谱成像系统,以克服传统Dyson光谱成像系统焦平面探测器安置困难的缺点.首先,基于折射球面罗兰圆理论,提出了这种改进型Dyson光谱成像系统的光学设计方法.然后,利用MATLAB软件编制了初始结构参数快速计算程序.作为实例,设计了一个相对孔径为1/2,波段为200～1 000 nm的Dyson光谱成像系统.利用自己编制的MATLAB程序计算了初始结构参数,利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行分析.分析结果表明,在整个工作波段(200～1 000 nm)内,点列图半径均方根值小于4.2 μm,实现了大相对孔径宽波段像散同时校正,在宽波段内同时获得了良好的成像质量,满足设计指标要求.得到的结果验证了所提出的光学设计方法是可行的.     

基于多光谱显微成像的颗粒表面温度分布测量

分别采用彩色相机和多光谱相机构建辐射测温系统,利用黑体炉进行温度模型标定实验,并基于BP神经网络对标定数据进行训练得到测温模型。通过蜡烛火焰的温度测量实验,验证了测温模型的可靠性,且结果显示多光谱成像测温系统的测温精度高于彩色相机测温系统。针对常规辐射成像测温系统空间分辨率不足的问题,采用多光谱相机结合显微镜搭建了显微测温平台,对高温热台内的单石油焦颗粒燃烧过程进行记录,得到了石油焦颗粒表面的温度分布以及随时间的温度变化过程。     

小型Offner光谱成像系统的设计

研究了在发散光束中使用色散元件的小型Ofiner光谱成像系统,分析了Ofiner凸光栅光谱成像系统和Ofiner曲面棱镜光谱成像系统的优缺点,与传统准直光束中使用光栅或棱镜的方法相比,Ofiner光谱成像系统具有体积小、质量轻、无谱线弯曲、色畸变小的特点。给出了两种系统的设计结果,并研究了滤除二级和高级次光谱的方法,给出了与Ofiner光谱成像系统匹配的不同形式的像方远心前置光学系统,可满足微小卫星超光谱成像仪的要求。     

基于多光谱成像技术的水稻特征光谱提取

为了获取水稻光谱的有效特征信息,选取健康的TN1#水稻幼苗为研究对象,利用由液晶可调谐滤波器、单色CMOS相机与计算机控制软件组成的多光谱图像采集系统,获取健康水稻幼苗的20个可见光通道的多光谱图像。在此基础上,采用多光谱图像的平均灰度值,通过波段选择的指数方法计算出各通道的波段指数并加以排序,选出波段指数较大的10个通道,目的是探讨能有效反映出水稻特征光谱信息的特征波段。实验结果表明,用波段选择的指数方法提取多光谱图像的特征波段,能快速获取水稻的叶片信息。通道475nm、500nm、530nm、545nm、550nm、520nm、560nm、630nm、660nm、720nm能更好地反映出水稻特征光谱信息,可作为水稻的有效特征信息通道。     

多角度下蜡染布料的多光谱成像研究

在400~720 nm波段范围,采用基于液晶可调谐滤波器(LCTF)和CMOS相机组合的多光谱成像系统对蜡染的布料进行每隔5 nm成像。讨论了多光谱成像的基本原理和多角度下彩色图像的实现过程,并且通过计算光谱反射率展示了光谱合成颜色的基本方法。对再现后的橘色、绿色、白色、蓝色、黄色、黑色六种颜色色块进行多角度下明度值、彩度值的分析。实验结果表明,六种颜色的明度值均呈现正态分布,并且通过计算六种颜色色块的色品坐标值a~*、b~*和彩度c_(ab)~*的均方差,得出在一定的范围内,六种颜色的色品坐标a~*、b~*近似不随角度变化,其中蓝色和黑色随角度的变化更小,近似于一条直线。     

基于多光谱成像技术的宣纸形态学特征分析

国画艺术品的科技取证与鉴别受到各领域的关注。宣纸作为国画的重要载体,其特征提取和分析方法有较高的研究意义。本文使用多光谱成像技术对宣纸进行形态学特征分析。实验采用多光谱成像系统获取宣纸在不同波长通道下的光谱图片,继而采用纹理参数统计对光谱图像进行测量,获得宣纸特征的敏感波段;采用数学形态学和灰度统计原理建立宣纸形态学特征分析模型,得到一维特征向量。为了评价特征向量的准确度,实验将特征向量输入到支持向量机（SVM）分类器进行检测分类。结果表明,宣纸的差异化特征在550nrn波段下最为明显;由模型输出的特征向量分类正确率为96％。本文提出的宣纸分析模型能够将大部分种类的宣纸特征准确提取,并具有一定的高效性。     

微型集成超光谱成像系统

基于Offner结构的凸面光栅成像光谱仪以其独特的优点,成为新一代航天遥感器上对地观测的重要手段之一。文中报导了一种便携式高集成度超光谱成像系统,它由两块普通玻璃胶合而成、尺寸小于30mm×30mm×30mm。优化设计超光谱成像光学系统的工作波段为可见光波段,相对孔径小于F/2.5,放大倍率1:1,满足物方和像方远心,具有成像质量高、光谱分辨率高、重量体积超轻小、稳定性好、加工容易、成本低等优点,适用于航天、生物医学等领域。     

基于选择最优滤光片的多光谱成像系统的研究

研究了基于选择最优滤光片多光谱成像系统优化问题,采用了优化的滤光片组合,组建了一个六通道的多光谱成像系统。利用提出的基向量和多项式组合的方式重构光谱数据,成功重建出博物馆、美术馆等展览馆常用的两种典型光源模拟器D65和A光源下油画的光谱反射率,并以光谱均方误差和色差综合误差评价成像质量。对两种光源下重建结果分析可得,最优滤光片的选取与光照环境密切相关。根据光照环境不同采用选取出的最优滤光片可得到最好光谱成像图,并且能在光谱和色度上都达到较高精度。     

图像亮度信息法选取多光谱莲花白叶片特征波段

利用液晶可调谐滤波器(LCTF)和CMOS相机组合的多光谱成像系统,在波长400~720nm内以5nm为间隔对莲花白叶片进行多光谱成像。首先根据图像亮度信息法的原理,计算得到各波段莲花白叶片的可识别度;然后对莲花白叶片的可识别度进行大小排序,综合图像的信息特征和可识别度,得出555nm、715nm、710nm、575nm、535nm、520nm、720nm、605nm和650nm 9个波段有较好的识别度;最后根据欧氏距离法和光谱角度匹配法分别对莲花白叶片的特征波段的分类精度予以统计,得到两种方法的分类精度分别为95.56%和93.13%。实验证明,选取的9个波段对莲花白叶片具有较好的分类精度,可作为莲花白叶片的特征波段。     

多波段共口径红外系统光机热一体化设计

针对红外系统对热辐射比较敏感的特点,即除了来自系统外部的杂散热辐射会影响系统的性能,系统内部的热辐射也会降低系统的灵敏度,在研制某型号红外系统中,根据技术指标对其光学系统、机械结构以及热辐射抑制进行了详细论述和设计.系统口径1000mm,采用可见光、中波红外、长波红外3个光谱波段共用口径的光学结构,可见光波段焦距2000 mm,目视鉴别率690 lp/mm,中波红外波段焦距为2000 mm,长波红外波段焦距为2000 mm.采用地平式二维转动机构以实现对成像头部组件俯仰、方位的调整,保证对目标的瞄准和跟踪.重点对系统内部杂散辐射进行了分析,包括机械内壁不同表面不同发射率对像面接收辐射能的影响,以及光机内壁不同温度不同发射率对像面接收辐射能的影响.设计了水冷循环系统制冷光机系统的温度,降低系统内部杂散辐射.测试结果表明,可见光波段焦距及目视鉴别率达到了预先设计的要求值,各红外分系统的焦距也分别到达了预先设计的要求值,所摄取的图像对比度清晰.