检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2024年第12期44卷 71-83页

作者：李超王先华叶函函吴时超施海亮李大成孙二昌安源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

对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析,基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO_(2)排放烟羽分布结果,设计可探测像元统计和排放强度估算方法,以1×10^(-6)和4×10^(-6)的卫星反演精度和现有CO_(2)排放强度估算... 详细信息

对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析,基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO_(2)排放烟羽分布结果,设计可探测像元统计和排放强度估算方法,以1×10^(-6)和4×10^(-6)的卫星反演精度和现有CO_(2)排放强度估算误差为标准,分析不同排放强度和气象条件下监测点源CO_(2)排放所需的最低空间分辨率。理论分析表明:空间分辨率越高,探测到的CO_(2)烟羽越完整,CO_(2)排放强度定量精度越高,对气象和排放强度因素的适应范围越广。探测分辨能力与排放强度成正比,与500 t/h排放强度对应所需的空间分辨率2.0 km相比,3000 t/h排放强度所需的空间分辨率提高至4.5 km;探测分辨能力与风速成反比,静风(风速为0)条件对应所需的空间分辨率为3.0 km,在10.0 m/s风速条件下,所需的空间分辨率为1.0 km。分析成像卫星的分辨能力并说明其适用场景,为未来成像探测数据的CO_(2)排放分辨能力分析和信息解译方法提供理论基础。

关键词：大气光学 CO_(2)烟羽排放强度卫星成像遥感空间分辨率扩散模型

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基于无监督学习的风洞压敏漆图像配准算法

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光学学报 2024年第9期44卷 156-168页

作者：刘康孙熊伟施海亮王先华叶函函程晨朱锋吴时超中国科学技术大学安徽合肥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

为满足压强敏感涂料(简称“压敏漆”)图像准确、快速的配准需求,提出一种基于无监督学习的压敏漆图像配准方法——PIR-Net。首先,针对风洞环境中零件的大程度形变问题,构造多尺度的网络框架,实现压敏漆图像由粗到细的配准;其次,构造类似... 详细信息

为满足压强敏感涂料(简称“压敏漆”)图像准确、快速的配准需求,提出一种基于无监督学习的压敏漆图像配准方法——PIR-Net。首先,针对风洞环境中零件的大程度形变问题,构造多尺度的网络框架,实现压敏漆图像由粗到细的配准;其次,构造类似U-Net结构的卷积网络,实现图像宏观结构特征和局部细节特征的融合;最后,设计基于结构相似性的损失函数并引入梯度场约束,以提高特征稀疏图像的配准精度。实验结果表明,相较于领域内的典型配准方法,所提方法的归一化互相关指标提高了16.4%,均方误差提高了19.1%。

关键词：机器视觉压敏漆图像非刚性变形图像配准无监督学习

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基于多角度偏振成像仪数据的动态分辨率水云滴谱反演

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光学学报 2024年第24期44卷 31-40页

作者：余海啸孙晓兵提汝芳涂碧海刘晓黄红莲王则灵韦祎晨王宇轩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

基于水云偏振辐射特性和辐射传输理论,提出多角度偏振数据的动态分辨率云滴谱反演方法,根据卫星成像几何和云特性对视场内不同尺度的反演可行性进行定量评估。所提方法通过逐像元选定最优像元合并策略,在保证反演精度的同时提高反演的... 详细信息

基于水云偏振辐射特性和辐射传输理论,提出多角度偏振数据的动态分辨率云滴谱反演方法,根据卫星成像几何和云特性对视场内不同尺度的反演可行性进行定量评估。所提方法通过逐像元选定最优像元合并策略,在保证反演精度的同时提高反演的分辨率,该反演方法可应用于多角度偏振成像仪(DPC)观测数据。结果显示,相较于POLDER(polarization and directionality of the Earth’s reflectance)云滴谱产品采用的25 pixel×25 pixel的固定反演尺度,所提方法的反演尺度在1 pixel×1 pixel至7 pixel×7 pixel之间动态调整,实现了反演分辨率的提升。与MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer)的云有效粒子半径产品对比发现,云有效粒子半径的反演结果误差小于2.05μm的占比超过50%,整体分布具有较好的一致性。这说明所提方法可以在提供更精细反演结果的同时,保持较高的反演精度。该研究为进一步提高国产多角度偏振数据的利用效率和云滴谱反演精度提供了思路。

关键词：水云云滴谱分布多角度偏振成像仪云异质性空间尺度

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基于机场目标的光学遥感影像MTF在轨检测方法

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激光与光电子学进展 2024年第22期61卷 310-324页

作者：王海宇刘晓杜丽丽孙晓兵周志远中国科学技术大学物理学院安徽合肥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 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

传统调制传递函数(MTF)检测方法不仅依赖于人工靶标或典型地物目标,还受大气干扰较多,检测周期较长。在传统方法基础上,提出了一种基于机场目标的MTF在轨检测方法,分析了检测过程中的大气干扰特性并建立MTF补偿模型。采用分布在全球多... 详细信息

传统调制传递函数(MTF)检测方法不仅依赖于人工靶标或典型地物目标,还受大气干扰较多,检测周期较长。在传统方法基础上,提出了一种基于机场目标的MTF在轨检测方法,分析了检测过程中的大气干扰特性并建立MTF补偿模型。采用分布在全球多地的大中型机场作为检测目标,探讨了快速MTF在轨检测的可行性,并利用全球9座机场共12组数据开展了在轨MTF快速检测验证试验,以560 nm波段为例,与官方MTF检测结果平均偏差0.017。在气溶胶光学厚度较薄的条件下,以Sentinel-2卫星多光谱影像作为测试对象,对4座机场开展了机场目标MTF在轨检测可行性和快速MTF在轨检测方法验证实验,与官方的Sentinel-2卫星MTF检测结果进行比对,二者的平均绝对偏差小于0.04。该方法可在短期内实现对MTF指标的高频次检测,消除单次检测结果的偶然性,提高检测结果可靠性和稳定性。

关键词：光学遥感在轨检测调制传递函数机场目标

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空间外差遥感数据光谱-干涉图双向校正算法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 963-968页

作者：王新强王祯梁秋裕熊伟李志伟叶松甘永莹王方原桂林电子科技大学光电工程学院广西桂林541004 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 广西光电信息处理重点实验室广西桂林541004 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

空间外差光谱技术(SHS)作为新型高光谱分析技术,被广泛应用于大气检测、卫星遥感等领域,但由于空间外差光谱仪的制作不理想或工作环境的变化都会改变仪器参数而引入误差,使干涉图数据不准确,需要进行误差校正。在卫星平台下,由于与地面... 详细信息

空间外差光谱技术(SHS)作为新型高光谱分析技术,被广泛应用于大气检测、卫星遥感等领域,但由于空间外差光谱仪的制作不理想或工作环境的变化都会改变仪器参数而引入误差,使干涉图数据不准确,需要进行误差校正。在卫星平台下,由于与地面环境的巨大差异,导致地面测定的校正参数对空间外差干涉图数据不再适用,特别是调制项误差(相位误差和非均匀误差)的改变,极大影响了光谱的准确性。针对空间外差遥感数据的调制项误差,从光谱与干涉图两个方面入手,进行误差分离与原因分析,认为空间外差遥感数据误差主要来源于CCD尺寸伸缩导致的光谱频率变化和CCD响应改变导致的干涉图强度变化,提出了光谱-干涉图双向校正方法。校正测试数据选取高分五号搭载检测仪(GMI)实测的12条O 2吸收光谱。取其中一条作为标定光谱,以SCIATRAN仿真的无误差光谱为基准,与标定光谱进行对比,分析两者在光谱维的频率偏差,通过特征峰频率确定两者的频率变换关系。然后根据变换关系将仿真光谱进行频率拉伸,使拉伸后的仿真光谱与实测光谱谱峰重合,计算拉伸仿真光谱与实测光谱干涉图,将两者干涉图相比得到干涉图强度的变化关系。最后将干涉图强度变化关系用于其余11条光谱的校正,得到校正后光谱。为了衡量校正效果,以校正前后光谱的标准差、均方误差和信噪比作为评价指标。结果显示标准差、均方误差都明显降低,同时信噪比显著增大,且标准差基本都在0.07以下,信噪比基本能达到20以上。其中校正效果最好的实测光谱,标准差减少了0.3767,信噪比提高了25.1016,均方误差降低了0.1587,校正效果较差的实测光谱,标准差减少了0.2296,信噪比提高了9.6328,均方误差降低了0.1049。因此所提出的光谱-干涉图双向校正方法对空间外差遥感数据的误差校正起到较好的效果,且处理过程简单,为同类数据的处理提供了一种新思路。

关键词：空间外差遥感误差校正光谱谱峰频率干涉图强度幅值

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基于SCIATRAN的临近空间氧气光谱敏感性分析

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 170-178页

作者：叶松胡双寒熊伟李树王新强王方原汪杰君桂林电子科技大学光电工程学院广西桂林541004 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 广西光电信息处理重点实验室广西桂林541004

临近空间大气温度场的研究具有重要的科学意义,根据全时相大气温度示踪物辐射机制与分布特征研究表明,氧气作为大气的主要成分之一,广泛分布于临近空间且辐射强度明显,所以氧气探测是研究临近空间温度变化的重要基础。临近空间氧气探测... 详细信息

临近空间大气温度场的研究具有重要的科学意义,根据全时相大气温度示踪物辐射机制与分布特征研究表明,氧气作为大气的主要成分之一,广泛分布于临近空间且辐射强度明显,所以氧气探测是研究临近空间温度变化的重要基础。临近空间氧气探测主要是依据太阳辐射的短波红外部分被大气层氧气分子吸收得到的吸收谱线,该谱线携带着氧气含量等重要信息。利用探测器得到的氧气光谱进行高精度反演可以得到温度等信息。探测过程中的太阳天顶角、方位角、临边切高及气溶胶参数等因素对氧气影响不同,基于SCIATRAN模型分析氧气对不同参数的敏感性。通过对探测方式和环境因素引起的辐射亮度变化来分析计算氧气对其敏感性。结果表明:氧气的辐射亮度在天顶角为60°以下是随天顶角增大而增大的,但在超过60°后变化随之相反,一天内的太阳天顶角对于氧气的辐射亮度影响不超过0.01 W/m^(2)/nm/sr,且差值不超过7%;氧气辐亮度随方位角增大而减小;氧气辐射亮度随切线高增加而减小,且减小幅度逐渐下降;气溶胶类型对氧气辐射亮度的影响差值比例在10%以内;气溶胶季节对氧气辐射亮度影响是春夏季节要大于秋冬季节;不同气溶胶类型下的气溶胶光学厚度倍数对氧气辐射亮度影响的差值比例均在30%以内,且农村与海洋型气溶胶下光学厚度倍数与辐射亮度成正比,城市型气溶胶下与之相反。仿真数据的结果与实测数据结果对比分析验证了SCIATRAN模型仿真数据的有效性和可行性。该研究为临近空间的氧气探测提供了科学依据,为临近空间的反演等相关研究领域提供参考。

关键词：临近空间氧气辐射传输敏感性

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基于反射点源的光学遥感卫星像点提取及精度验证

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光学学报 2024年第6期44卷 353-361页

作者：王强徐伟伟司孝龙李鑫杨宝云张黎明安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在... 详细信息

定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在轨实验结果初步表明,与模板匹配法等常规方法相比,反射点源法提取的像点坐标精度优于0.05 pixel,经有理函数模型验证,像点定位精度优于0.05 pixel。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取,还能够实现光学遥感卫星在轨几何辐射综合定标,对提高我国遥感测绘精度和定标自动化水平有重要意义。

关键词：几何定标像点提取反射点源精度验证有理函数模型

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基于频率转移的红外辐亮度绝对测量技术研究

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光子学报 2025年第4期54卷 34-44页

作者：刘宇豪夏茂鹏郑小兵翟文超中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系合肥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

基于频率转移技术提出了一种新型红外绝对辐亮度测量方法,实现了红外光源在3390 nm的绝对辐亮度测量,将光量子“无溯源”定标技术拓展至中波红外。首先,用775 nm连续激光泵浦非周期性极化铌酸锂下转换产生1005 nm/3390 nm非简并相关光子... 详细信息

基于频率转移技术提出了一种新型红外绝对辐亮度测量方法,实现了红外光源在3390 nm的绝对辐亮度测量,将光量子“无溯源”定标技术拓展至中波红外。首先,用775 nm连续激光泵浦非周期性极化铌酸锂下转换产生1005 nm/3390 nm非简并相关光子对,再利用上转移技术将3390 nm转换至810 nm,采用参量下转换时间符合法绝对定标上转换单光子探测器在3390 nm绝对通道量子效率,结合光路的孔径与视场,实现绝对功率响应度至绝对辐亮度定标转换。介绍了基于相关光子时间特性的探测效率定标方法和频率转移的实验装置,分析了死时间、后脉冲、意外符合、非公共部分光路差异性等问题。然后,用定标光路测量了黑体辐射源在125℃~200℃共4个温度点下3390 nm的辐亮度,将测量结果与普朗克公式计算辐亮度结果进行对比验证,得到的最大差异为4.3%。研究结果表明,利用下转换和上转换相结合能将相关光子定标技术拓展至中波红外,对实现3000 nm后的中波红外绝对辐射测量有潜在的应用价值。

关键词：自发参量下转换频率上转换黑体辐射辐亮度定标 PPLN晶体

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纤维素拉曼光谱的单体仿真方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 164-168页

作者：王新强储佩珠熊伟叶松甘永莹张文涛李树王方原桂林电子科技大学光电工程学院广西桂林541004 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 广西光电信息处理重点实验室广西桂林541004 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

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是世界上最丰富、最便宜、最容易获得的天然聚合物。纤维素作为最古老最丰富的天然高分子在研究中备受关注,纤维素的可控性取决于其分子量、大小和结构,而拉曼光谱具有“指纹特性”,可以对不同的纤维... 详细信息

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是世界上最丰富、最便宜、最容易获得的天然聚合物。纤维素作为最古老最丰富的天然高分子在研究中备受关注,纤维素的可控性取决于其分子量、大小和结构,而拉曼光谱具有“指纹特性”,可以对不同的纤维素纤维进行鉴别,也能对历史老化的纺织纤维材料进行鉴别。然而纤维素作为大分子多糖对其做理论仿真较为困难,该研究提出采用基本单元模拟大分子光谱这一方案,使用纤维素单体仿真拉曼光谱来分析纤维素大分子的光谱性质。使用Gaussian 16软件基于密度泛函理论,在B3LYP/6-31g(d, p)的基组条件下,计算了不同外电场(-0.01-0.03 a.u.)下的纤维素单体的拉曼光谱,以及纤维素双链节的拉曼光谱。研究表明,在无外电场作用下,纤维素单体的拉曼光谱主要在449、 597、 842、 1 127、 1 361、 1 395和3 005 cm^(-1)处有特征峰,对其做振动分析,结果表明这些拉曼峰分别是由环(C6—C4—O20)伸缩振动、 C—C—H扭曲振动、环(C4—O20—C2)伸缩振动、糖苷键(C2—O1—C8)的伸缩振动、 CH_(2)的弯曲振动、 CH_(2)的弯曲振动、 CH_(2)的伸缩振动产生。通过与实验值比较,纤维素单体仿真拉曼光谱与天然纤维素的实测拉曼光谱相吻合,故可通过对纤维素单体的第一性原理计算来反映纤维素大分子的拉曼光谱特性。当外电场由负方向变为正方向且逐渐增大时,597 cm^(-1)对应的环C—C—H扭曲振动的振幅无明显变化,以无电场为基准,施加外电场时,振动能量减小光谱红移;1 127 cm^(-1)对应的糖苷键(C2—O1—C8)的伸缩振动振幅明显减小,光谱呈蓝移;CH_(2)的弯曲振动在1 395 cm^(-1)处的特征峰光谱呈蓝移,在1 361 cm^(-1)处产生的光谱先蓝移再红移又再次蓝移,推测是弯曲振动区域更容易受到骨架振动和环境变化的影响。对比纤维素单体与双链节拉曼光谱的差异,除单体明显的特征峰外,双链节分子的在1 041和151 cm^(-1)处有明显的特征峰,其分别为仲醇C—O伸缩振动,C—O—H弯曲振动所产生,可对纤维素单体的拉曼光谱进行补充说明。这些结论为研究纤维素在外电场作用下的光谱提供理论依据,同时为其他大分子聚合物的拉曼光谱研究分析提供一种新的方法。

关键词：纤维素电场拉曼光谱

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宽波段平场复消色差显微物镜设计

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光子学报 2023年第12期52卷 69-80页

作者：管鱼龙郑小兵翟文超中国科学技术大学物理学院合肥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中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031

目前商品化的显微物镜的适用波段范围无法满足360~1000 nm波段范围的相关光子光斑的测量要求。从复消色差基础理论出发,研究了复消色差玻璃组合的选择方法,得到了二级光谱校正效果较好的玻璃组合。采用全球面折射式、无穷远校正的结构型... 详细信息

目前商品化的显微物镜的适用波段范围无法满足360~1000 nm波段范围的相关光子光斑的测量要求。从复消色差基础理论出发,研究了复消色差玻璃组合的选择方法,得到了二级光谱校正效果较好的玻璃组合。采用全球面折射式、无穷远校正的结构型式,设计出一款放大倍率为20倍、数值孔径为0.3、工作距离为10 mm、齐焦距为60 mm、视场为0.66 mm、工作波长范围为360~1000 nm的平场复消色差显微物镜。调制传递函数曲线在80 lp/mm处接近衍射极限,场曲校正满足平场的国际标准,其余成像指标也接近衍射极限。公差分析结果表明,该显微物镜满足设计和实际加工要求。

关键词：光学设计显微成像显微物镜平场复消色差宽光谱范围相关光子装调

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