检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2020年第22期40卷 188-194页

作者：徐伟伟张黎明杨宝云王戟翔中国科学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

调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)是光学卫星相机成像质量评价的重要参数之一,在轨MTF检测关系到遥感数据的应用和未来遥感相机的发展。针对目前对地观测中广泛应用的光电成像系统,以反射点源阵列、辐射状靶标和大面积... 详细信息

调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)是光学卫星相机成像质量评价的重要参数之一,在轨MTF检测关系到遥感数据的应用和未来遥感相机的发展。针对目前对地观测中广泛应用的光电成像系统,以反射点源阵列、辐射状靶标和大面积刃边靶标等便于数学描述的特殊点线面目标作为参照,依据MTF的物理定义,通过亚像元位置检测与参数化模型拟合等,对卫星相机进行了在轨MTF检测。实验结果表明:点源法是最严密的检测方法,可以全面表征遥感相机的成像能力;方波法在大面积靶标配合下,能直接获取成像系统在奈奎斯特频率处的MTF值;刃边法是光学相机常用的检测方法,但是仅能获取沿轨与垂轨方向的MTF。三种方法所得的在轨MTF的检测结果具有较好的一致性,最大相对误差优于6.00%。这些方法各有特点,其适用性存在一定差异。

关键词：遥感调制传递函数点源法方波法刃边法

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基于SOPC的检焦图像实时处理系统设计

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电子测量技术 2022年第9期45卷 31-37页

作者：赵子豪骆冬根路美娜罗环赵鑫鑫雷雪枫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合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031

针对投影式光刻机检焦系统对图像处理强实时性的需求,以FPGA芯片为载体,设计了一种基于SOPC的检焦图像实时处理系统。首先,使用Microblaze嵌入式软核执行图像处理算法,无需更改硬件架构即可进行系统方案验证和算法调试;然后,采用软硬件... 详细信息

针对投影式光刻机检焦系统对图像处理强实时性的需求,以FPGA芯片为载体,设计了一种基于SOPC的检焦图像实时处理系统。首先,使用Microblaze嵌入式软核执行图像处理算法,无需更改硬件架构即可进行系统方案验证和算法调试;然后,采用软硬件协同的方案,将算法移植到FPGA硬件中,实现了检焦流程的加速。FPGA片内通过AXI总线进行软硬件间数据交互,片外通过光纤接口与工件台互连,完成检焦结果的高速上传。实验结果表明,系统运行稳定,完成整个检焦流程需要104μs,软硬件协同实现速度约为软核实现的1 700倍。

关键词：检焦图像处理 SOPC Microblaze 软硬件协同 AXI总线

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合肥大气下行长波辐射估算模型研究与改进

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大气与环境光学学报 2022年第4期17卷 383-392页

作者：张允祥李新韦玮黄冬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

大气下行辐射是地表辐射和能量平衡中的一个关键参数,在反演地表温度和发射率、开展气候变化研究中起着关键作用。基于现有的大气下行辐射测量方法的分析比较,开展了合肥大气下行长波辐射的研究。利用MODTRAN辐射传输模型模拟计算了合... 详细信息

大气下行辐射是地表辐射和能量平衡中的一个关键参数,在反演地表温度和发射率、开展气候变化研究中起着关键作用。基于现有的大气下行辐射测量方法的分析比较,开展了合肥大气下行长波辐射的研究。利用MODTRAN辐射传输模型模拟计算了合肥大气下行辐射通量,并以该方法获取的大气下行辐射通量为基准,对广泛应用的晴天经验模型进行性能评价,验证了Idso模型和Ångstrom模型对于合肥大气条件的适用性。进而利用MODTRAN辐射传输模型模拟数据对Idso模型中的参数进行修正,提高了该模型的模拟精度。该研究为方便快捷准确地获取合肥大气下行辐射通量提供了可靠方法。

关键词：大气下行长波辐射经验模型参数修正大气辐射传输模型

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基于光谱图像空间的F-SIFT特征提取与匹配

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光学精密工程 2021年第5期29卷 1180-1189页

作者：丁国绅乔延利易维宁李俊杜丽丽中国科学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 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

针对传统SIFT算法提取到的图像特征点数量稀少的问题,可利用高光谱图像的特性,在光谱维度上取差重构了图像的尺度空间,使得提取到的特征点数量得到了极大地提高。但特征点数量的大幅增加导致算法的时间开销随之增大,并且有效特征点的占... 详细信息

针对传统SIFT算法提取到的图像特征点数量稀少的问题,可利用高光谱图像的特性,在光谱维度上取差重构了图像的尺度空间,使得提取到的特征点数量得到了极大地提高。但特征点数量的大幅增加导致算法的时间开销随之增大,并且有效特征点的占比较低。为了解决特征点的冗余问题,提高匹配效率,提出了一种基于光谱图像空间的F-SIFT算法。利用FAST算法能够在像素层面上快速判断的特性,构建了以当前像素为中心的八邻域准则,在提取图像的特征点之前对差分金字塔的对应位置的像素点做预筛选,使得特征点数量降低到了原来的10%以下;另外传统的匹配方法只统计了目标象元邻域内的像素信息,而忽略了象元的几何位置信息,因此本文扩展了特征描述符向量,首先利用最近邻与次近邻之比对特征描述符做一次粗匹配,记录可靠性程度并将其纳入描述符向量,接着按照相似性程度的高低从前20组匹配中迭代选取4组匹配点用于构造三角平面,利用象元的位置信息进行精确匹配。实验结果表明本文方法能够有效降低冗余特征点的数量,剔除误匹配。

关键词：尺度不变特征变换光谱图像空间八邻域准则双重位置迭代匹配

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超光谱空间干涉数据切趾函数与信噪比关系研究

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 29-33页

作者：李志伟施海亮罗海燕熊伟中国科学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技术重点实验室安徽合肥230031

干涉光谱技术在大气遥感、天文探测及地物勘察等诸多领域的应用是当前国内外研究热点,光谱重构作为遥感数据处理的重要环节与探测精度紧密相关。干涉数据由于有限光程差采样导致复原光谱出现频率泄露,切趾函数在光谱重构过程中可以起到... 详细信息

干涉光谱技术在大气遥感、天文探测及地物勘察等诸多领域的应用是当前国内外研究热点,光谱重构作为遥感数据处理的重要环节与探测精度紧密相关。干涉数据由于有限光程差采样导致复原光谱出现频率泄露,切趾函数在光谱重构过程中可以起到平滑光谱、保持复原光谱和其他类型分光技术探测光谱一致性的作用,但同时会造成重构光谱的分辨率下降。已有研究表明切趾函数并没有提高反演精度,同时多个典型大气遥感载荷地面数据处理过程中并未使用切趾函数。空间外差光谱技术由于其诸多优点在国内外引起广泛关注,中科院安光所基于该技术成功研究出用于大气CO2探测的原理样机。信噪比是光谱仪的核心指标之一,从信噪比、光谱分辨率和探测精度之间的关系出发研究切趾函数在干涉数据光谱重构中的影响。针对当前传统切趾函数并没有达到最优旁瓣抑制效果,以诺顿-比尔切趾函数为基础,在分辨率降低相同的情况下,获取最大的旁瓣抑制程度为判据构造了10种不同光谱展宽程度的切趾函数。利用SCIATRAN辐射传输模型分析了大气CO2遥感探测中不同气体浓度造成的大气层顶的辐亮度差异,推导了典型条件下不同光谱分辨率满足1%探测精度需求的信噪比要求。以实验室空间外差光谱仪样机参数为基础,通过仿真干涉数据和本文构造切趾函数分析了不同切趾程度下光谱分辨率和信噪比的变化关系。最后利用实验室研制的样机开展了实验验证,通过观测稳定均匀积分球辐射源获取干涉数据在不切趾的情况下计算信噪比,以及干涉数据进行不同程度切趾后复原光谱信噪比。仿真和试验结果表明干涉数据由于切趾对噪声的抑制信噪比逐渐升高,同时造成光谱分辨率逐渐下降,而探测精度由于分辨率下降对光谱信噪比的要求也逐渐升高。探测精度对信噪比的需求提高明显高于切趾作用下光谱信噪比的升高趋势,仿真数据和实测数据信噪比分别在切趾程度大于1.6倍和1.8倍的情况下低于探测精度对仪器信噪比需求,即白噪声在噪声中占主导的情况下不切趾更有利于探测精度的保障。该研究结果可以作为干涉数据光谱重构的参考。

关键词：遥感空间外差光谱技术切趾函数信噪比光谱分辨率

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中高层O_(2)A带夜气辉时空分布特征

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光学学报 2021年第12期41卷 1-10页

作者：王维佳罗海燕李志伟熊伟麻金继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 安徽师范大学地理与旅游学院安徽芜湖241003

气辉是中高层大气的重要光化学现象,其中O_(2)A带(762 nm)气辉是进行中高层温度探测的最佳观测目标之一。基于Optical Spectrograph and InfraRed Imaging System(OSIRIS)在2008年间探测的O_(2)A带夜气辉辐亮度数据,研究了该气辉全球性... 详细信息

气辉是中高层大气的重要光化学现象,其中O_(2)A带(762 nm)气辉是进行中高层温度探测的最佳观测目标之一。基于Optical Spectrograph and InfraRed Imaging System(OSIRIS)在2008年间探测的O_(2)A带夜气辉辐亮度数据,研究了该气辉全球性时空分布特征。对于夜气辉辐亮度在不同纬度带内的海拔-季度分布,研究结果表明,O_(2)A带夜气辉辐亮度的高值存在于海拔95 km附近,同时南北半球A带夜气辉辐亮度随季节的变化特征刚好相反,北半球辐亮度高值出现在第二、三季度,而南半球辐亮度高值出现在第一、四季度。另外,对于夜气辉辐亮度在不同季度的纬度-经度分布,发现O_(2)A带夜气辉在经向分布较均匀,而纬向分布波动较大。辐亮度高值所在的纬度区间在不同季度具有差异性。研究结果与相关文献相似,证明了本结果的正确性。同时,从气辉季度变化规律和影响因素的角度分析,推断夜气辉的分布具有周年往复的趋势。O_(2)A带夜气辉的时空分布特征对后续仪器设计的研究有重要意义。

关键词：大气光学 O_(2)A带夜气辉中高层空间分布时间分布

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宽动态范围红外积分球辐射源的优化设计与性能测试(特邀)

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红外与激光工程 2021年第10期50卷 163-171页

作者：黄思佳袁银麟翟文超康晴翁建文李越孟凡刚郑小兵雷正刚中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 昆明物理研究所云南昆明650223 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

为满足红外遥感器高精度等效噪声光谱辐亮度的定标要求,在原有的设计基础上改进了红外积分球辐射源研制制造工艺,满足真空低温使用要求。该积分球辐射源采用8组碳纤维石英电热管作为红外辐射介质,实现工作波段覆盖3~15μm,可调辐射动态... 详细信息

为满足红外遥感器高精度等效噪声光谱辐亮度的定标要求,在原有的设计基础上改进了红外积分球辐射源研制制造工艺,满足真空低温使用要求。该积分球辐射源采用8组碳纤维石英电热管作为红外辐射介质,实现工作波段覆盖3~15μm,可调辐射动态范围提升1倍。设计了辐射定标与测量光路,通过比对测量标准腔式黑体辐射源,实现红外积分球辐射源真空低温条件下的辐射定标。定标结果表明:红外积分球辐射源出光口法线Ф200 mm范围内的面均匀性为99.75%,±10°范围内的角度均匀性为99.81%,非稳定性为0.05%。实现了红外积分球辐射源光谱辐亮度输出等色温近线性可调功能,5μm和10μm辐亮度可调范围分别达到12.8μW/(cm^(2)·sr·nm)和1.6μW/(cm^(2)·sr·nm)。

关键词：遥感器红外积分球辐射源辐射定标

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基于锁相放大的被动红外信号处理方法研究

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光学学报 2021年第7期41卷 74-80页

作者：王云云乔延利李杨裕郭腾霄崔方晓吴军李大成中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 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 国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

被动红外气体遥测系统具有成本低、体积小、便于扩展等优点。利用窄带滤光片进行被动红外气体探测时,为抑制信号漂移和背景噪声干扰,需要对信号进行调制、滤波和锁相处理。系统接收的测量信号受斩光器辐射的影响较大,需要对测量过程进... 详细信息

被动红外气体遥测系统具有成本低、体积小、便于扩展等优点。利用窄带滤光片进行被动红外气体探测时,为抑制信号漂移和背景噪声干扰,需要对信号进行调制、滤波和锁相处理。系统接收的测量信号受斩光器辐射的影响较大,需要对测量过程进行辐射建模分析。本文研究了基于锁相放大的被动红外探测辐射模型,提出了在锁相放大算法后添加相位判断的信号处理方法;设计并搭建了被动式气体多光谱探测系统,在实验室对系统进行定标,并开展了不同温度黑体的测量实验。结果表明:实际测量的各通道辐射值与所建模型的结果比较吻合。本研究为基于锁相放大的被动红外信号提供了模型基础和实验验证,并为便携式近距离气体遥测系统的研制提供了参考。

关键词：测量被动红外辐射模型锁相放大相位判断

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多角度偏振成像仪面阵探测器筛选及测试方法

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光学学报 2020年第11期40卷 118-126页

作者：姚萍萍许孙龙涂碧海崔珊珊金洁骆冬根洪津中国科学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技术重点实验室安徽合肥230031

为了从科学级面阵探测器中筛选出满足空间应用要求的具有高可靠性和稳定性的器件,针对星载面阵电荷耦合器件(CCD),开展了温度循环、随机振动及高温老炼等环境应力试验。设计了一套筛选专用的面阵CCD图像采集系统,并基于分段式均匀照明... 详细信息

为了从科学级面阵探测器中筛选出满足空间应用要求的具有高可靠性和稳定性的器件,针对星载面阵电荷耦合器件(CCD),开展了温度循环、随机振动及高温老炼等环境应力试验。设计了一套筛选专用的面阵CCD图像采集系统,并基于分段式均匀照明光源和连续可调谐均匀单色照明光源,对筛选前后面阵CCD的光电性能参数进行测试。通过对比筛选试验前后面阵CCD的暗电流、像元响应非一致性、量子效率及非线性误差等参数,分析面阵CCD的环境适应性,剔除早期失效或性能变化较大的探测器,从中筛选出性能最优的探测器,并将其应用于星载多角度偏振成像仪以进行大气遥感观测。试验结果表明,最终优选的探测器在筛选试验前后的量子效率最大变化为-2.56%,像元响应不一致性均小于3%,非线性误差均小于1%,筛选后暗电流为889.22 electron·(pixel·s^-1)^-1。研究结果为低等级面阵CCD筛选方法及CCD性能评估技术提供了重要参考。

关键词：测量多角度偏振成像仪面阵电荷耦合器件筛选光电性能高稳定性与可靠性

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星载面阵CCD性能测试系统设计及温度影响分析

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中国激光 2020年第9期47卷 308-317页

作者：姚萍萍许孙龙涂碧海于新宇崔珊珊骆冬根洪津中国科学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技术重点实验室安徽合肥230031

针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%... 详细信息

针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%,探测器制冷系统降温速率约为2.2℃/min,温控精度优于±0.15℃,实现在-10~25℃的工作温度范围内对量子效率、光响应不一致性、暗电流、满阱电荷和光响应非线性等关键性能参数的测量,多角度偏振成像仪探测器不同波长下的光响应不一致性优于3%,光响应非线性优于1%,工作温度升高至9℃暗电流增加1.25倍,近红外波段的量子效率变化3.58个百分点。探测器性能的评估为多角度偏振成像仪整机的性能测试和定标需求提供保障。

关键词：测量偏振成像仪电荷耦合器件光电性能温度控制半导体制冷器

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