检索结果-内蒙古大学图书馆

光子学报 2022年第12期51卷 167-178页

作者：黄冬李新张艳娜韦玮张权中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学院通用光学定标与表征重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

针对实验室定标周期长、长途运输影响定标精度等问题,开展了通道式辐射计ATR的现场定标方法研究。在SRBC现场定标中引入超光谱辐照度仪自动观测数据来计算天空漫射照度,利用SRBC法计算了定标系数和地表反射率,将其与人工利用ASD型光谱... 详细信息

针对实验室定标周期长、长途运输影响定标精度等问题,开展了通道式辐射计ATR的现场定标方法研究。在SRBC现场定标中引入超光谱辐照度仪自动观测数据来计算天空漫射照度,利用SRBC法计算了定标系数和地表反射率,将其与人工利用ASD型光谱仪测量的地表反射率进行对比,并对地表反射率计算的不确定度进行分析。研究结果表明,SRBC法定标系数计算的ATR反射率与ASD型光谱仪测量的相对偏差优于1.4%,反射率计算不确定度优于2.78%~4.35%,SRBC法在实际应用中具有较高的精度和系统优势。将SRBC定标系数应用于卫星自动化替代定标,近3年的自动化替代定标结果与AQUA/MODIS星上定标系数具有很好的一致性,各通道单次定标相对偏差基本在5%以内,平均百分偏差优于3.58%,能很好监测跟踪卫星载荷的运行情况,验证了SRBC法的有效性和适用性。

关键词：对地辐射计地表反射率辐射计定标自动化替代定标气溶胶光学厚度臭氧

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488nm泵浦的自发参量下转换特性研究

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量子电子学报 2024年第4期41卷 638-648页

作者：尹琳李健军郑小兵中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

自发参量下转换的光谱、光子数率和时间相关性对宽波段光电探测器定标具有重要意义。本文理论模拟了488 nm连续激光泵浦偏硼酸钡(BBO)晶体的光谱和光子数率的分布,搭建了光谱、光子数率和时间相关性测量的实验系统。基于理论研究,BBO晶... 详细信息

自发参量下转换的光谱、光子数率和时间相关性对宽波段光电探测器定标具有重要意义。本文理论模拟了488 nm连续激光泵浦偏硼酸钡(BBO)晶体的光谱和光子数率的分布,搭建了光谱、光子数率和时间相关性测量的实验系统。基于理论研究,BBO晶体的相位匹配角选择24.3184°,可实现605~2523 nm连续宽波段相关光子制备,光子数率最大值为4.2716×10^(7) s^(-1)。采用CMOS相机和光电倍增管测量相关光子圆环和光子数率,根据波长和探测器响应波段来选择相应的光电探测器,以测量时间相关性。实验测量得到605~1000 nm波段的相关光子光谱,光子数率的实测值与理论值偏差在1个量级内,并观察到710~1560 nm波段的符合峰。实验结果验证了所建立的理论模型的正确性、自发参量下转换过程的宽光谱特性和时间相关性,为实现可见-近红外波段的宽光谱相关光子定标提供了研究基础。

关键词：非线性光学可见-近红外相关光子自发参量下转换光子数率时间相关性

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适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪光学系统设计

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量子电子学报 2024年第5期41卷 713-728页

作者：李亮亮李新张允祥张权安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer,LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400~1000 nm,F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优... 详细信息

设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer,LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400~1000 nm,F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优化,优化结果表明,点列图均方根(RMS)半径最大值为4.221μm,小于单个像元尺寸的一半,谱线弯曲最大值为1.30μm,色畸变最大值为1.16μm,分别占像元尺寸的8.69%和7.73%,在33 lp/mm处的调制传递函数(MTF)值优于0.7,各项指标评价结果均表明该光学系统具有较好的成像质量。此外,该光学系统体积为190 mm×160 mm×90 mm,表明该系统不仅光谱分辨率高、成像质量好,还具有体积小、结构紧凑的优点。本研究为轻小型成像光谱仪的研制提供了核心技术支持,为基于无人机搭载成像光谱仪开展遥感器在轨辐射定标工作奠定了基础。

关键词：光学设计成像光谱仪凸面光栅光学系统

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基于光谱分解和PSOBP组合模型的光谱重构研究

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量子电子学报 2024年第1期41卷 47-56页

作者：胡春晖张黎明李鑫中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

针对R矩阵光谱重构法面临的问题,提出了一种基于相机响应特性的光谱分解方法,对分解出的同色异谱黑的反演建立粒子群优化BP神经网络模型(PSOBP)以实现网络训练权重的优化,并利用全局训练样本和局部训练样本的二次光谱重构方式进行了仿... 详细信息

针对R矩阵光谱重构法面临的问题,提出了一种基于相机响应特性的光谱分解方法,对分解出的同色异谱黑的反演建立粒子群优化BP神经网络模型(PSOBP)以实现网络训练权重的优化,并利用全局训练样本和局部训练样本的二次光谱重构方式进行了仿真实验。结果表明,在D65光源下,利用所提出的方法, RGB相机观测下重构两种测试集均方误差平均值分别至少降低了1.71%和0.51%,色差最大值分别为3.5579和2.3776,满足人眼辨别颜色阈值要求;WorldView3观测下光谱重构精度均方误差在410~510、555~565、590~685、705~740 nm波段内不超过2%,适应度系数表示的可接受样本占比均为91.667%,色差最大值分别为1.6002和1.1177,其光谱重构精度以及色度精度较其他方法均有所提高,且6通道多光谱相机已能满足较高精度光谱重构的要求。

关键词：遥感光谱重构同色异谱黑粒子群优化神经网络齐次非线性扩展

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时空联合调制型空间外差干涉成像仪运动误差评估与校正

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光学学报 2022年第5期42卷 111-120页

作者：丁毅罗海燕李志伟施海亮李思亮熊伟中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)在对目标推扫成像过程中,指向镜推扫误差、指向镜定位误差或卫星运动平台振动等会引起目标对应像点(x′,y′)偏离理想位置(x,y),导致其与相邻的若干空间分辨单元之间存在光谱掺杂现象,进... 详细信息

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)在对目标推扫成像过程中,指向镜推扫误差、指向镜定位误差或卫星运动平台振动等会引起目标对应像点(x′,y′)偏离理想位置(x,y),导致其与相邻的若干空间分辨单元之间存在光谱掺杂现象,进而影响干涉数据重构及复原光谱精度。基于TS-SHIS机理,针对运动误差引起的目标光谱线性混叠、不同程度的地表反射率差异对复原光谱精度的影响等问题进行了分析;建立了以相邻目标掺杂比、地表反射率差异为变量的混合目标干涉函数关系。依据MODIS卫星载荷观测数据,对中国地区不同空间分辨率地表反射率差异进行了分析;以相对光谱二次误差为评价函数,讨论了典型高轨平台姿态参数对不同空间分辨率目标复原光谱精度的影响,该研究为下一代高轨、高时空分辨温室气体探测技术提供技术基础。

关键词：测量时空联合调制空间外差干涉成像光谱仪运动误差地表反射率差异相对光谱二次误差

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基于相对响应校正的多角度偏振成像仪几何定标精度提升方法

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光学学报 2022年第12期42卷 111-117页

作者：向光峰孟炳寰李双韩琳盛庭芮孙亮骆冬根洪津中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多... 详细信息

高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多角度偏振成像仪的实验室几何定标实验证明了所提方法的提升效果。提升效果在大视场区域中更为显著,最大几何定标精度约为0.1 pixel。最终,基于所提质心定位精度提升方法在实验室中获得了高精度的多角度偏振成像仪几何模型参数,模型拟合残差优于0.1 pixel。

关键词：几何光学几何定标多角度偏振成像仪相对辐射校正几何模型

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卫星PSAC载荷陆地观测中气溶胶和地表参数的信息量分析

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红外与毫米波学报 2022年第4期41卷 770-784页

作者：樊依哲孙晓兵提汝芳黄红莲刘晓中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 合肥市农业行业首席工作室安徽合肥230031

针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求,基于最优化反演框架,引入信息量和后验误差分析方法,讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度(DFS)的观测角度依赖性,给出了气溶胶和地表参数的后验误... 详细信息

针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求,基于最优化反演框架,引入信息量和后验误差分析方法,讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度(DFS)的观测角度依赖性,给出了气溶胶和地表参数的后验误差。在此基础上,分析了气溶胶和地表参数的DFS随光学厚度(AOD)和地表反射率的变化趋势。研究表明:1)不同的观测几何下,气溶胶参数总的DFS有很大差异,反演气溶胶参数的最优散射角范围是140°~180°;2)任意观测角度,细粒子为主的细模柱浓度v_(0)^(f),粗粒子为主的气溶胶柱浓度v_(0)^(f)和v_(0)^(c)能被反演出来,谱分布部分参数以及折射指数部分参数在大散射角能被反演获得;3)对不同AOD和地表反射率下参数的DFS分析,偏振信息的增加有助于亮地表下气溶胶参数的反演,增加短波红外波段能提升在AOD高值条件下对地表参数的获取能力。

关键词：偏振扫描大气校正仪(PSAC) 偏振遥感短波红外气溶胶信息量分析最优估计反演

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时空联合调制空间外差干涉成像仪自适应条纹模板研究

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光学学报 2022年第1期42卷 262-272页

作者：丁毅罗海燕施海亮李志伟李思亮熊伟中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)推扫图像中有明显的干涉条纹,这会导致传统的图像配准方法对TS-SHIS推扫图像配准计算结果的影响较大。鉴于此,提出一种基于目标干涉数据的自适应条纹模板构建方法,采用该方法消除TS-SHIS... 详细信息

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)推扫图像中有明显的干涉条纹,这会导致传统的图像配准方法对TS-SHIS推扫图像配准计算结果的影响较大。鉴于此,提出一种基于目标干涉数据的自适应条纹模板构建方法,采用该方法消除TS-SHIS推扫图像中的干涉条纹,并利用曲面拟合加梯度法对消条纹后的推扫图像进行图像配准。仿真及实验研究结果表明,所提方法能够有效消除TS-SHIS推扫图像中零光程差处的干涉条纹;干涉条纹对配准计算的影响得到抑制;消条纹处理对图像配准计算结果的影响在0.02 pixel以内。

关键词：光谱学时空联合调制空间外差干涉成像光谱仪图像配准条纹模板

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大气CO2卫星遥感中植物叶绿素荧光影响的校正

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光谱学与光谱分析 2021年第2期41卷 368-371页

作者：叶函函王先华李勤勤王晓迪中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

大气CO2卫星遥感监测的关键在于高精度,而植物叶绿素荧光存在与大气散射相似的光谱特征,干扰大气散射相关参数的反演结果,从而影响CO2的反演精度。因植物叶绿素荧光强度微弱且影响特征与大气散射高度相关而难以准确校正。鉴于现有大气CO... 详细信息

大气CO2卫星遥感监测的关键在于高精度,而植物叶绿素荧光存在与大气散射相似的光谱特征,干扰大气散射相关参数的反演结果,从而影响CO2的反演精度。因植物叶绿素荧光强度微弱且影响特征与大气散射高度相关而难以准确校正。鉴于现有大气CO2卫星遥感精度不足,以及植物叶绿素荧光对大气CO2反演存在不可忽视的影响程度和复杂性,设计了O2-A、1.6和2.06μm CO2三个光谱带协同的参数化校正方法。首先通过对大气散射采取基于光子路径长度概率密度函数(PPDF)的参数化建模,降低叶绿素荧光与大气散射参数的光谱相关性;其次,针对叶绿素荧光强度弱,难以准确反演的问题,基于轨道碳观测器(OCO-2)的叶绿素荧光产品构建了5km分辨率的全球叶绿素荧光先验信息库,增强CO2与叶绿素荧光同步反演中对叶绿素荧光的先验约束,提高叶绿素荧光的反演精度。通过O2-A、1.6和2.06μm CO2三个光谱带的协同同时反演大气散射、叶绿素荧光和大气CO2,并结合叶绿素荧光丰富的先验信息,能够较准确剥离大气散射和叶绿素荧光而提高大气CO2的反演精度。选择叶绿素荧光强度明显较高的柱总碳观测网络(TCCON)中的Park Falls(45.945°N,90.273°W)站点开展验证,对该站点近4年每年8月份的温室气体观测卫星(GOSAT)数据进行反演,发现植被叶绿素荧光导致GOSAT XCO2反演结果系统偏低2×10^-6(ppm)左右,通过本文的方法进行校正,反演结果的低估程度有明显改善,最大低估由2.58 ppm降低到1.49 ppm,且离散程度也有一定程度的改善,明显控制了CO2反演中叶绿素荧光的影响,对于实现1%(~4 ppm)的CO2反演精度来说,提供了有力支撑。

关键词： CO2 植物叶绿素荧光校正先验信息库 PPDF

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双摆臂式干涉仪动镜控制器设计及实现

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量子电子学报 2025年第3期42卷 334-344页

作者：陶启贵李大成王安静李扬裕施海亮安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

干涉仪动镜控制效果的好坏影响着傅里叶光谱仪的性能,已有的研究表明,双摆臂式干涉仪比经典迈克尔逊干涉仪具有更好的稳定性。然而,对于倾斜会使动镜控制误差增大的问题,由于生产工艺等因素的限制,实际上很难完全依靠硬件来消除。因此,... 详细信息

干涉仪动镜控制效果的好坏影响着傅里叶光谱仪的性能,已有的研究表明,双摆臂式干涉仪比经典迈克尔逊干涉仪具有更好的稳定性。然而,对于倾斜会使动镜控制误差增大的问题,由于生产工艺等因素的限制,实际上很难完全依靠硬件来消除。因此,本文尝试从控制方法的角度来实现干涉仪动镜在环境参数发生变化时控制误差不超过2%的要求。本工作在对动镜控制器进行分析的基础上,搭建了软硬件平台,在硬件上实现控制信号的获取与通信,而在软件上实现动镜的周期摆动。在周期摆动的匀速阶段,分别在控制器中使用经典比例-积分-微分(PID)和模糊PID进行控制,并在水平与倾斜两种情况下进行了试验与数据采集。试验结果表明:相较于经典PID,模糊PID在系统参数发生变化的情况下具有更好的控制效果,其水平状态的误差在0.7%以内,平均误差为0.15%,倾斜状态的误差在1%以内,平均误差为0.29%。该控制方法为傅里叶光谱仪在复杂环境中的应用与拓展提供了借鉴。

关键词：自动控制动镜控制模糊控制算法双摆臂式干涉仪

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