检索结果-内蒙古大学图书馆

量子电子学报 2022年第4期39卷 519-530页

作者：王洋李新黄雄豪刘恩超张艳娜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

针对当前气候变化对太阳光谱辐射的观测需求,为精确监测太阳光谱辐照度,研制了波长扫描型太阳光谱辐照度仪。该太阳光谱辐照度仪主要由光谱测量单元和波长扫描单元组成,其中波长扫描单元作为色散光谱的精密定位机构,是保障仪器测量精度... 详细信息

针对当前气候变化对太阳光谱辐射的观测需求,为精确监测太阳光谱辐照度,研制了波长扫描型太阳光谱辐照度仪。该太阳光谱辐照度仪主要由光谱测量单元和波长扫描单元组成,其中波长扫描单元作为色散光谱的精密定位机构,是保障仪器测量精度的关键。为此,设计了基于小型交流伺服电机的波长精密扫描定位装置,采用定时器主从方式控制电机旋转,并利用STM32驱动线阵CCD工作,结合CCD检测的光斑质心位置与预设位置的偏差进行闭环控制,闭环控制精度小于2个像元宽度。最后,对线阵CCD的质心位置检测的重复性以及扫描定位装置的稳定性进行测试,测试结果表明CCD质心位置检测的标准差为0.0693,最大偏差不超过0.3像元宽度,系统运行时闭环精度小于2个像元宽度,满足波长扫描的重复性和稳定性要求。

关键词：光电子学太阳光谱辐照度仪波长扫描伺服电机线阵CCD

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太阳光谱辐照度仪光机系统设计

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量子电子学报 2022年第5期39卷 806-814页

作者：黄雄豪王洋李新张艳娜刘恩超张权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通用光学定标与表征重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

为高精度监测太阳光谱辐照度变化,设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标,其主光路用于测量光谱辐照度,参考光路用于波长标定,太阳跟踪光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍... 详细信息

为高精度监测太阳光谱辐照度变化,设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标,其主光路用于测量光谱辐照度,参考光路用于波长标定,太阳跟踪光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍了辐照度仪主光路的设计,主光路采用Féry棱镜进行色散与会聚,辐照度仪入射狭缝通过Féry棱镜成像到棱镜焦平面。通过旋转棱镜,在辐照度仪焦平面通过两个单元探测器获得380~2500 nm光谱辐照度。通过理论分析和实验验证,在380~2500 nm光谱范围内仪器的光谱分辨率小于40nm。采用标准灯对太阳光谱辐照度仪进行光谱响应范围验证,结果表明仪器的光谱范围满足测量需求。

关键词：几何光学太阳光谱辐照度仪光学设计 Féry棱镜

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高分辨率卫星海洋背景成像仿真方法

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红外与激光工程 2021年第9期50卷 321-332页

作者：宋波崔文煜杜丽丽周川杰易维宁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 北京市遥感信息研究所北京100085

海洋背景的仿真是海面目标场景仿真的关键环节,是海洋目标-背景耦合作用模拟的重要基础,决定了仿真图像中目标与背景差异特征的正确性和真实性。高分辨率遥感成像下,海面细节特征突显,以往视海表为均匀辐射面的处理方法给高分辨率海洋... 详细信息

海洋背景的仿真是海面目标场景仿真的关键环节,是海洋目标-背景耦合作用模拟的重要基础,决定了仿真图像中目标与背景差异特征的正确性和真实性。高分辨率遥感成像下,海面细节特征突显,以往视海表为均匀辐射面的处理方法给高分辨率海洋场景仿真造成较大误差。重点研究了海面三维形态、多组分分布与海水方向反射特性的耦合作用和辐射模型,提出了海面高分辨率遥感成像仿真方法。通过频谱分析的方法构建海面三维模型,根据海面组分分布的不同及不同位置海面法向的不同,修正了低分辨率下的海洋BRDF模型,使其满足高分辨率卫星图像的仿真应用,计算出不同组分的海面的方向反射数据,并将其与海面三维模型关联,构建了亚米级海面三维辐射模型,通过光线追踪方法建立海面零视距辐射场,并经过大气影响和传感器效应,模拟不同海况条件下卫星遥感图像。结果表明:将ZY3-02卫星实测海面图像与相同成像条件下的仿真图像对比,图像均值的误差为3.7%,标准差误差为9.9%,可以较真实地模拟高分辨率卫星成像下的海洋背景。

关键词：高空间分辨率海洋背景三维海浪海面辐射遥感成像仿真

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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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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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光学卫星相机在轨调制传递函数检测方法

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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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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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