航空光学成像气动光学传输效应计算研究综述（特邀）

随着更高的需求和科技发展推动航空飞行器工作速度的提高,航空光学成像的机动、灵活等特点显现更加突出,但实现高质量、高分辨率成像的技术难度也极具挑战性。飞行器与高速气流之间的复杂作用产生气动光学效应,光波或光束经过复杂流场与光学窗口时受到强干扰,为此吸引了众多科学家开展多学科交叉融合的相关研究工作,取得了大量的研究成果,为试验测试和工程实践提供了有力支撑。文中从气动光学流场与光学窗口两方面的计算研究入手,详细综述了气动光学传输效应的研究进展,归纳总结了相应的计算方法,综合当前技术发展趋势给出航空光学成像气动光学传输效应计算研究的思考和建议。     

基于波前编码的无热化红外成像技术综述（特邀）

波前编码红外成像技术是一种结合光学编码和数字解码两步成像的计算光学成像技术。波前编码无热化红外成像系统通过在红外光学系统的光阑附近增加特殊面形的光学相位板,对场景红外辐射进行编码调制,使得在宽的环境温度范围内红外焦平面探测器输出的中间编码图像具有高度一致性,再对中间编码图像进行数字解码得到清晰红外图像。近年来,国内外学者开展了大量波前编码无热化红外成像技术的理论分析和原理验证,表明其无热化特性的有效性。文中结合作者近年来的研究工作,主要介绍波前编码无热化红外成像技术的研究背景、基本原理、关键技术、国内外典型的设计方案和原理样机、并展望了波前编码红外成像技术的应用价值和发展趋势。     

多光谱扫描仪（MSS）卫星遥感图象原始数据的信息保持型压缩编码

电视图象(隔行扫描)编码中采用的预测器：x^0=1/2x1′ 1/4(x3′ x4′)，同样适用于多光谱扫描仪(MSS)卫星遥感图象原始数据(逐行扫描)的信息保持型压缩编码．采用此预测器和简单的熵编码(A3码)，在两类计算机上用软件实现了典型MSS数据的信息保持型的编码／解码，压缩比略大于2．本文是课题报告及后续工作的简要报导，所提出的算法现JPEG建议中有关部分相似．     

片上集成光学神经网络综述（特邀）

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注。对基于不同计算单元结构的片上集成光学神经网络的相关研究工作进行了梳理,并分析了其设计原理、实现方法及系统架构特征。同时结合国内外最新研究进展,进一步分析了片上集成光学神经网络在计算单元大规模拓展、可重构、非线性运算和实用化等方面面临的挑战及其未来发展趋势。     

计算光学成像系统测算提速方法综述（特邀）

为克服扫描计算成像系统测量和计算速度慢的缺点,综述一些快速计算成像技术,从测量和计算方面论述提高速度的方法。在基于光场调制的计算光学成像法中,介绍轴向扫描、横向扫描、多波长扫描、散射介质、多距离等调制方式。针对快速定量相位成像技术,介绍定量相位成像方法、基于Kramers-Kronig关系的快速定量相位成像方法、基于对角扩展采样的计算成像方法、基于对称照明的单帧计算成像方法。针对自动聚焦技术,介绍自动聚焦技术分类、核心算法、基于Tanimoto系数和多相梯度绝对值的自动聚焦方法、基于特征区域提取和细分搜索的快速自动聚焦方法。     

发展光学遥感卫星辐射定标技术的几点思考

结合近年来光学遥感器功能增强和细化,以及高分辨、超光谱、立体成像等观测新手段的应用,讨论了光学辐射定标技术的发展思路,就新型定标技术的研发和应用提出建议与展望。     

基于光学相位共轭的数字化波前整形技术（特邀）

光在生物组织中传播时,会被微观尺度上不均匀的组织随机散射,这种现象严重制约了光学技术在生物医学中的应用。波前整形技术将散射过程当成一个确定性的过程,通过测量散射效应造成的相位延迟并利用空间光调制器进行逐点补偿,可以实现散射光的操控与重新聚焦。在各类波前整形技术中,基于光学相位共轭的数字化波前整形技术具有可调控自由度高、系统响应速度快等优点,最适宜与生物医学应用相结合,如生物活体成像、操控、治疗等。文中将重点关注基于光学相位共轭的数字化波前整形技术的发展,探讨该技术在应用研发中面临的主要技术瓶颈和挑战,并概述其应用开展情况。     

光学卫星遥感图像舰船目标检测综述

遥感图像的目标检测是把海量遥感数据转化为应用成果的重要一环,而光学遥感图像中舰船目标的检测更是遥感图像处理分析的研究热点,具有重要的应用价值.本文的主要目的是研究光学遥感图像中舰船目标检测的各种方法,对目前采用的检测方法做出系统性总结.重点介绍了基于灰度信息统计特征、视觉显著性、模板匹配和分类学习的四种传统舰船目标检测方法和深度学习方法在舰船目标检测中的应用,并分析了各种方法的优缺点和适用性,同时对舰船目标检测的未来发展进行了展望.     

空间光学遥感器故障诊断技术

介绍了空间光学遥感器故障诊断系统结构和设计思想,列举了几种常见的空间光学遥感器故障诊断技术,比较了各自的优缺点,在此基础上提出了一种新的混合故障诊断技术,并对空间光学遥感器故障诊断技术进行了展望.     

涡旋光束的自适应光学波前校正技术研究进展（特邀）

涡旋光束携带了与其螺旋波前结构相关的轨道角动量,由于其在通信系统不增加带宽情形下可极大增加系统容量和频谱效率,引起了广泛关注。然而,自由空间中的湍流将导致涡旋光束的螺旋波前发生畸变,产生模间串扰,降低接收功率,从而削弱链路性能。自适应光学波前校正技术是克服干扰的有效手段之一。综述了涡旋光束的自适应光学波前校正技术的发展,阐述了Shack-Hartmann、随机并行梯度下降、Gerchberg-Saxton三种算法的校正原理,分析了深度学习在波前校正技术中的应用,并介绍了笔者课题组对水下湍流环境中波前校正技术的研究工作。     

卫星遥感气溶胶光学厚度在北京2008年地面空气质量监测上的应用

利用卫星遥感地面空气质量是近年来随着空间遥感手段的进步而发展起来的一项新技术,如何利用卫星遥感的大气气溶胶光学厚度产品来定量评估地面空气质量是个难题.利用高分辨率的大气气溶胶光学厚度产品,经过垂直分布的订正和湿度影响的订正,分别得到地面气溶胶消光系数和地面"干"气溶胶消光系数.通过与地面PM10质量浓度的相关分析表明,地面气溶胶消光系数具有比大气气溶胶光学厚度更高的相关系数,而经过湿度订正的"干"气溶胶消光系数具有比前两者更高的相关系数.利用华北地区"干"气溶胶消光系数的分布评估了2008年夏季气溶胶变化情况,与往年同期相比,地面气溶胶消光季节平均下降约17%～20%,而华北平原其他城市和地区则没有显著变化,说明北京地区气溶胶浓度的下降与局地减排有直接关系.     

光学侦察卫星及反侦察技术综述

引述了现代战争采用侦察卫星获取空间情报的关键性,并指出在侦察卫星中照相侦察卫星应用最多,功能最突出;进而叙述了照相侦察卫星的分类及其工作原理,给出了典型侦察卫星图形照片;阐述了光学照相卫星侦察技术发展现状;从另一方面,叙述了反卫星武器分类及其工作原理和反卫星技术发展现状．预示未来战争中,照相侦察卫星将成为重要的作战信息源,为争夺空间优势,反卫星武器的竞赛将愈演愈烈,越来越多的国家将会拥有侦察卫星和发展反卫星武器。     

相位恢复波前重构技术的发展与应用（特邀）

光波复振幅中相位信息的恢复是科学与工程领域的重要研究热点之一。相位携带了光传播中的重要信息,对成像与智能感知技术的发展有着重要的意义。相位恢复波前重构技术通过优化算法和设计特定成像装置,从光电探测器采集的强度信息中恢复出难以被直接感知的相位信息,是探测微观和宏观世界的重要技术手段之一,已广泛应用于生物显微、工业检测和天文观测等领域。概述基于干涉和非干涉的波前重构技术及其应用,梳理相位恢复波前重构算法的基本原理和发展历程,对常见相位恢复技术手段如交替投影相位恢复算法、基于调制约束和基于深度学习的相位恢复波前重构技术等进行初步的探讨。针对相位恢复波前重构技术的未来发展提出若干可能的研究方向,包括相位恢复算法的进一步优化、新型系统和器件的开发等。     

湖泊水质卫星遥感方法及其应用

通过系统性的常规水质采样分析与水面光谱测量外场同步试验,建立了由FY-1C多通道扫描辐射计、Landsat卫星TM和Seastar卫星SeaWiFS等在轨卫星多通道遥感器以及一组设想的遥感通道遥感反演叶绿素a浓度和总悬浮物浓度的优化通道组合模型,提出了一种利用水面上标准反射板的反射光谱和遥感图像本身确定大气透过率和反射率从而实现大气校正的水质指标卫星遥感反演方法．所建立的模型和方法被用于遥感解译我国典型富营养化湖泊太湖和滇池从80至90年代的富营养化程度及其分布状况随年份的变化．本项研究为进一步开展湖泊水质业务化卫星监测打下了基础．     

光学遥感图像场景分类技术综述和比较

近年来,随着遥感成像技术的快速发展,高空间分辨率光学遥感图像的获取变得越来越便利。在需求的牵引和图像数据的支持下,光学遥感图像场景分类技术获得快速发展。基于主流英文期刊和会议发表的相关论文,从场景分类方法、分类性能评价准则和数据集、分类性能比较3个方面对光学遥感图像场景分类技术进行综述和比较。对于场景分类方法,按所用特征的不同将其分为基于人工设计特征和基于深度特征的方法并进行了详细论述。对于分类性能评价准则和数据集,重点介绍了常用的2种评价准则和4种数据集。对于分类性能,挑选多种有代表性的方法,对其分类性能进行比较和分析,并提出后续重点研究方向。     

基于本体技术的遥感卫星资源调度方法研究

当前遥感卫星地面运行控制业务相对独立,涉及人员干预多、流程环节繁琐,遥感资源难以统一优化调度。将本体技术引入遥感卫星运行控制领域,在建立遥感资源知识体系基础上,搭建资源调度系统,进而制订推理规则完成资源冲突的自动识别与消解,最终实现遥感资源的统一优化调度。对提高遥感卫星资源调度的智能化水平和利用率提供了参考。     

片上集成光学传感检测技术的研究进展（特邀）

光学传感检测技术因具有精度高、低延时和可成像等优势而得到广泛应用。随着大数据和物联网等信息技术的迅速发展,对检测平台小型化和便携性的需求日益迫切。为了克服现有技术对大型专用设备的依赖,提高对现场快检、轻载荷平台等应用场景的适用性,近年来,基于微纳光学的片上集成光学传感检测技术受到了极大关注。通过集成光源、光学传感单元与光电探测单元、以及发展片上光色散等技术,可以有效地实现光学传感信号提取和光电信号转换的片上集成,从而实现系统的微型化和多功能集成。文中介绍了相关技术原理和技术发展现状,分析了现有技术的优缺点,讨论并总结了未来的发展方向和应用前景。     

一种遥感卫星高码速VCM数传信道的均衡技术

在基于第二代数字卫星视频广播协议（DVB-S2）标准的遥感卫星可变编码调制（VCM）高码速数传信道中,宽带信号的大失真、大频偏和低信噪比会导致解调器载波环路不锁定。传统的DVB-S2解调器并不能解决这个问题。在载波环路前增加一个均衡器补偿失真,可以让载波环路稳定锁定。为了克服载波环路前信号的频偏和相偏对均衡器的影响,提出了一种均衡技术,利用起始序列（SOF）和导频的先验信息进行双重自相关变换,设计了一种新的误差函数和迭代过程。仿真结果表明,该均衡技术可在该应用条件下支持解调稳定工作。     

光学相干层析显微内窥成像技术研究进展（特邀）

光学相干层析成像（OCT）是一种无创或微创的、可提供组织深度信息的高分辨率可视化实时成像技术,广泛应用于生物医学成像与临床诊断领域。光纤OCT显微内窥成像技术是基于光纤传输和光纤显微内窥成像的OCT技术,除了具有OCT的一般成像优点外,还具有体积小、质量轻、耐腐蚀、电绝缘、抗电磁干扰等特点,尤其适用于对现有其他成像技术无法到达的狭小腔道内的组织病变进行高分辨率检测和早期诊断。随着激光器、探测器和光纤器件制备技术的发展,光纤OCT系统、光纤探头设计和制备都取得了巨大进步,应用场景也得到不断扩展。具体地：光纤OCT系统从时域OCT发展到频域OCT,成像速度和分辨率获得显著提升;光纤OCT内窥成像探头先后历经了光纤-棱镜型、全光纤型及光纤复合型探头三个发展阶段,目前正朝着多功能集成、小型化、一体化的方向发展;光纤内窥OCT的临床应用从呼吸系统和消化系统逐渐拓展到心血管系统。从光纤OCT系统设计、探头设计与制备、内窥成像应用三方面综述近年来光纤OCT显微内窥成像技术的发展现状,重点总结光纤内窥探头的技术发展及其在医学诊断中的应用,最后结合现有前沿技术报道总结展望了未来光纤内窥OCT的发展方向。