压缩编码孔径红外成像超分辨重建

为了利用低分辨率红外探测器获取高质量图像信息,对基于频谱面的压缩编码孔径成像方法和超分辨率图像重建算法进行了研究。首先,在频谱面加入孔径编码器,通过傅里叶变换对采样图像信号进行编码压缩。然后,利用光学成像系统的分片光滑性,实现信号在傅里叶变换域的稀疏表示。最后,提出了两点步长梯度法与自适应非单调线搜索策略相结合的梯度投影并行加速算法,用于完成对稀疏信号的超分辨重建。实验结果表明,该算法能够以远小于原始信号的数据量重建出高分辨率图像信息。     

光学微扫描显微热成像系统超分辨力图像处理方法研究

为提高已研制光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,基于改进的频域图像配准技术和凸集投影超分辨力算法,提出了显微热成像系统光学微扫描超分辨力图像处理方法。给出了该方法的原理及步骤,采用不同重构方法行了仿真研究,给出了评价参数和结论。利用光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行了超分辨力处理实验,实验结果表明本文提出方法的有效性,光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高从而可满足需要高分辨力显微热分析的场合。该方法还可以应用于其它不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

改进的共轭梯度MRI压缩成像算法

为了缩短磁共振成像系统的扫描时间,压缩感知方法利用欠采样数据和非线性恢复算法实现系统的实时或准实时成像需求。通过联合考虑MRI图像在变换域和梯度域下的稀疏性,提出了一种基于预测线搜索方法的共轭梯度算法来重建磁共振图像。针对共轭梯度算法中线搜索次数过多和运行时间过长问题,采用基于预测的方法来优化搜索步长值,以此缩短算法执行时间和减少线搜索次数。仿真实验利用磁共振图像的10%、20%和30%的下采样数据进行图像重建,结果显示基于该预测线搜索方法的压缩成像算法执行时间少于回溯线搜索法的执行时间,重构图像质量优于零填充法和FR共轭梯度法,验证了该算法的有效性。     

基于微扫描的焦平面阵列成像特性研究

在分析微扫描成像原理的基础上,利用固有奈奎斯特频率处的采样平均传递函数作为度量因子,定量表征了不同微扫描模式对焦平面成像系统成像质量的改进程度,得出微扫描模式与探测器占空比的最优对应关系;以一幅768×768的辐条图像作为原始目标,针对100%,50%两种占空比的探测器,采用像素处理方法,仿真了不同微扫描模式的成像过程,结果证明微扫描成像仿真效果与理论分析的一致性.     

卷帘数字域TDI技术的CMOS成像系统的SNR模型建立

为使采用数字域时间延时积分(TDI)技术的空间高分辨率成像系统的信噪比(SNR)指标能够在前期论证过程中被准确的评估出来,提出了基于该技术的信噪比评估模型。首先分析了卷帘数字域时间延时积分(TDI)技术的工作机理,然后对基于CMOS图像传感器的成像系统的主要噪声进行了详细分析,提出了基于卷帘数字域TDI技术的CMOS成像系统的SNR模型,最后利用设计的基于国产CMOS图像传感器的空间光学相机的辐射定标实验结果验证SNR模型的正确性。实验数据表明采用提出的SNR模型算出的信噪比与图像中计算得到的信噪比在入瞳辐亮度在27.1044-5.5117,SNR范围内理论值和实验值之间的差值在2.1d B以内。而对于只有在白天进行成像的光学系统来说,其入瞳辐亮度不会超出这个范围。     

共焦生物芯片扫描系统的光学信息量

从光学信息量的表达式出发,研究了激光光斑尺寸和探测器小孔尺寸对共焦生物芯片扫描系统的扫描分辨率及信噪比的影响,并定量分析了在获取生物芯片图像过程中,共焦扫描系统的扫描分辨率和信噪比对光学信息量的制约关系.结果表明,为了获得尽可能大的光学信息量,必须保证激光光斑尺寸小于系统的扫描分辨率,并根据激光光斑尺寸合理地选择共焦扫描系统的扫描分辨率和探测器小孔尺寸.理论分析和实验结果表明,当扫描分辨率大于扫描激光光斑的1.2倍,且探测器小孔尺寸为扫描激光光斑的1.5～2.0倍时,系统的光学信息量较大.     

楔条形阳极位置灵敏探测器图像非线性研究

基于楔条形阳极位置灵敏探测器的成像原理和二维傅里叶变换理论,提出了一种建立该类探测器成像模型的方法,进而模拟了探测器的成像效果,仿真了成像的几何非线性,仿真图像与实际图像基本符合。仿真结果表明:在阳极面板半径多出微通道板半径2P(P为阳极周期宽度)和电子云分布半宽度D为1.3P时,该类探测器的成像线性良好;电子云过小即D5P时,电子云超出楔条形阳极工作区域,成像边缘扭曲十分明显。     

多通道联合调偏流机构的CMOS面阵成像方法

现有的探测器分片旋转调整偏流角方式虽然能提高偏流角的匹配精度,但会使得焦面上采取光学拼接的探测器所合成图像不连续。针对以上问题,设计了一套基于CMOS图像传感器GMAX3265和FPGA的电子学成像系统,此系统利用CMOS图像传感器开窗模式,实现了相邻探测器所合成图像中非连续部分的裁剪,从而形成了连续的图像条带。首先,对比分析了探测器采取光学拼接时,传统调偏流方法和探测器分片旋转调偏流方法所合成图像的差异;其次,通过几何关系求出被裁减行数并分析了裁剪精度;最后,通过系统总体设计和驱动时序设计完成了这套电子学系统。实验结果表明,相邻探测器旋转角度差为0.1°时,误差像素数与总像素数之比为0.1165%,不会丢失过多的图像细节,提高了图像连续性。     

小卫星CCD相机MTF在轨测量与图像复原

基于调制传递函数的基本理论,针对环境与减灾小卫星光学相机,基于刃边法给出了一种在轨测量成像系统调制传递函数的方法.通过选取图像中均匀地物之间灰度变化明显的边缘,对有限采样点进行平滑滤波、曲线拟合和对线扩展函数(LSF)的傅里叶变换获得点扩展函数(PSF),提取调制传递函数(MTF)曲线,进而选取最优的MTF曲线.考虑到采用有约束复原方法时噪声统计、估计的复杂性和欠普适性,本方法通过频率域的去卷积进行复原处理,其优势在于不需要提供传感器、大气状况等参数.并对复原图像从统计特征、清晰度、纹理特征等3方面进行了定量分析和评价.结果表明:复原后的环境与减灾小卫星图像质量得到明显提高,收到良好的复原效果.     

采用低分辨率空间光调制器的大尺寸高像质空中三维立体成像

采用低分辨率空间光调制器基于数字光学位相共轭原理设计了一套三维立体相干成像系统。该系统通过一个绝热锥形单模光波导束直接对物光进行分解和数字重建,并利用光路可逆性原理消除了传统光学透镜系统的像差和景深限制,可实现大范围、大视角空中立体成像,无论屏幕前的立体实像和屏幕后的立体虚像都可象观看真实物体一样多人同时观看。计算表明在屏幕前方0.1～10 m范围内,图像分辨率可以达到1～112μm。     

The study on aperture configuration of optical synthetic aperture imaging system

Inordertorequirehigherresolutionwhichindi cateseffectiveaperturesof10metersorlargerindiam eter,syntheticapertureimagingsystemmustbeused,especiallyforspace basedopticalsystems[1,2].Here,syntheticaperturemeansanapertureissynthesizedbycombiningseparateoptica…     

基于三维目标的ISAR成像中的加窗问题研究

针对窗函数在应用中存在的泄露问题,探讨了三维目标逆合成孔径雷达成像中的加窗问题,以提高多目标分辨能力,获取高精度的成像效果。     

“日盲”紫外信号目标模拟器光学系统设计

"日盲"紫外探测系统由于工作在日盲区,具有独特的探测优势,在民用和军事领域都得到了广泛的关注和应用。完成了"日盲"紫外信号目标模拟器光学系统的研究和优化设计。基于"日盲"紫外光谱特性,研究目标模拟器的设计的工作原理和设计方法,给出了"日盲"紫外信号目标模拟器的光学系统设计和像差评价。设计完成了一款焦距500mm、相对孔径1/10、波段0.24μm~0.28μm、视场角2°的"日盲"紫外信号目标模拟器系统。系统共采用了4片球面透镜,由两种紫外光学材料组成,光学系统总长540mm,光学传递函数在37lp/mm时大于0.7,畸变小于0.005%,具有成像质量好、结构简单紧凑的优点和很高的应用价值。     

太阳模拟器光学系统设计

论述了太阳模拟器的工作原理,设计了一个太阳模拟器光学系统,该系统由椭球面聚光镜、光学积分器、光阑、准直物镜等组成,并对准直性误差进行了理论计算。设计结果表明,成像质量良好,满足系统的技术要求。     

一种改进的合成孔径激光雷达成像算法

合成孔径激光雷达作为新体制激光雷达,可以实现对目标的高分辨率的成像。微波波段的合成孔径成像雷达所采用的回波信号模型已不能用在合成孔径激光雷达系统,传统的距离多普勒算法亦得不到较高的成像分辨率。提出一种改进的合成孔径激光雷达的成像算法,在对合成孔径激光雷达回波信号特征分析的基础上,对经过了光外差探测的回波信号进行脉冲压缩并基于时间作傅里叶变换,构建一个补偿因子,最后通过距离徙动校正实现对被测目标的高分辨率二维成像。采用了仿真实验的方法验证了此方法的可行性。     

高斯光束经含光阑失调光学系统的传输特性

为分析光学系统中圆孔光阑和透镜失调对高斯光束传输特性的影响,利用硬边椭圆光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式,推导了高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统传输的近似解析式,得出了输出光束场分布与光束参量、孔径尺寸、ABCD矩阵元、光阑和光学系统失调量间的关系。针对特定光学系统,定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响。     

合成孔径成像技术对比研究

简要介绍了合成孔径成像技术的原理,综述了合成孔径技术在光学和无线电波段的各种应用,对比分析了各种应用方案的特点,预言了合成孔径成像技术的主要发展趋势：光学合成孔径成像技术是下一代天文望远镜的主要发展方向;后续图像处理技术正在成为合成孔径成像技术不可分割的一部分。     

基于波前编码技术的照相系统设计

波前编码技术能够在不降低分辨率的情况下提高成像系统的景深.利用波前编码技术,在传统数码照相系统的光瞳上插入了一个三次相位调制板,使系统的点扩散函数对离焦不敏感,从而提高照相系统的景深.     

长波制冷型热像仪光学系统设计

根据制冷型热像仪的技术要求,从机电补偿式消热差出发,设计了一套三片式、结构紧凑、质量较轻的制冷红外热像仪光学系统。热像仪工作波段为8μm～12μm,光学系统焦距50mm,F数为1.7,视场11.2°×8.2°。光学系统的成像质量接近衍射极限,在探测器的Nyquist频率处各视场的MTF值均大于0.5,各视场的弥散斑直径小于0.05mm,满足热像仪的成像要求。     

Design method for bandwidth and synthetic aperture time in GEOSAR

The complex relative motions between the Radar platform and the targets are more complex in geosynchronous Synthetic aperture radar (GEO SAR). The assumption that range and azimuth are uncoupled in Low-Earth-Orbit SAR does not hold in GEO SAR. The common calculation method for bandwidth and synthetic aperture time cannot be used in GEO SAR. In this paper, a method suit able for GEO SAR is proposed to design imaging parameters including the bandwidth and synthetic aperture time. First, a resolution analysis method with analytical expression is deduced based on geometrical mapping, and then based this expression, the bandwidth and the synthetic aperture time are optimized to meet the resolution's needs on value and shape (close to a circle). Finally, a design example in a GEO ellipse orbit is given, and the resolution analysis result corresponds to the image obtained by the Back Projection (BP) method. The designed bandwidth and synthetic aperture time are also provided. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method in the GEO SAR system design.