低照度宽视场视频中微小目标相关滤波跟踪方法

此前的相关滤波目标跟踪算法,关于低照度宽视场小目标跟踪的研究工作未见报道。针对此,提出一种将图像差异检测框架与基于相关滤波器(CF)的跟踪框架相结合的算法,并引入双重滤波器对抗环境带来的不利因素。提出用l2范数的稀疏响应正则化项来抑制CF框架产生的异常波峰。在响应阶段,根据双重滤波器加权融合,预测小目标的位置。结果表明,提出算法在低照度宽视场中对小目标的快速移动、形变、运动模糊有优异的跟踪性能,并且满足实时性能。采集了全新的具有41条由鹰眼摄像头拍摄的夜晚监控序列数据集作为基准。实验结果表明本算法在DP提升了8.8%,AUC提升了7.4%,并在单个CPU上实现30.6帧每秒的实时运行。

基于空间频域成像的血流成分浓度无标记非接触宽视场定量测量

目的血管内的血流成分浓度与心血管力学特性关系紧密,其浓度的时空分布及动态变化可能在长时间尺度上影响并改变血管部分的力学特性。因此,本研究旨在研发一种能够无标记、非接触、宽视场、定量测量血流成分浓度的方法。方法空间频域成像是一种新兴的漫射光学技术,可无标记、非接触、宽视场、定量测量散射介质的吸收系数和约化散射系数。通过不同测量波长的吸收系数,利用比尔朗伯定律即可定量计算散射介质内的成分浓度及其空间分布。结果本研究提出了一种高速空间频域成像方法,可以千赫兹的时间分辨率对散射介质的成分浓度进行无标记、非接触、宽视场、定量测量,并进行了实验验证。结论本研究提出的是一种散射介质的通用测量方法,有望对离体和在体血管中的血红蛋白成分浓度进行高时间分辨率(kHz)的无标记、非接触、宽视场、定量测量,从而在新的维度为心血管生物力学研究提供有力支撑。

高分一号卫星宽视场成像仪的高频次辐射定标

为实现高分一号卫星宽视场成像仪的实时辐射定标,准确获取成像仪在轨暗电流噪声引起的偏移量信息,提出了高频次辐射定标方法,并分析了方法的可靠性和测算精度。介绍了卫星遥感器在轨辐射定标原理。以敦煌辐射校正场为实验区,利用该场地历史光谱数据和实时气象观测数据确定了高频次定标的数据基准。基于成像仪夜间大面积海洋场景数据测算了偏移量信息,即在无辐射能量输入的条件下,测算成像仪自身暗电流噪声引起的输出数值。然后,利用地面参考基准数据和偏移量信息,实现了高分一号卫星宽视场成像仪的在轨定标。最后,分析和检验了高频次定标方法的不确定性和定标结果的可靠性。结果表明:高分一号卫星宽视场成像仪高频次定标的不确定度小于5.3%;基于该定标结果获取的辐亮度产品与基于官方定标结果获取的辐亮度总体相对偏差小于5.6%;基于夜间海洋场景计算的定标截距(即偏移量)更接近于理论设计值。该方法可用于高分一号卫星宽视场成像仪的在轨定标和暗电流噪声定期检测。

宽视场绝对辐射计的杂散光特性

太阳辐射监测仪在轨飞行中,在太阳扫过宽视场绝对辐射计视场期间动态测量太阳辐照度,测量过程中进入辐射计接收腔的杂散光对测量精度有一定的影响。本文通过模型软件分析、风云辐射计外场标定测量和神舟三号辐射计在轨数据修正3个方面对宽视场辐射计的杂散光分布随角度变化的情况进行了分析。结果显示:随光线入射角的增大,杂散光影响基本呈线性增大。太阳辐射监测仪的宽视场绝对辐射计无遮拦视场角为-9.2°^+9.2°,±7°内视场角的模拟分析和地面标定测得结果基本一致,最大值达到0.79%。神舟三号飞船上的辐射计无遮拦视场角为-5.2°^+5.2°,视场角较小,消光光栏多,杂散光的影响相对较小。用模拟分析结果对星上获得数据进行了修正,结果表明,杂光修正降低了系统误差。

漫射光宽视场光学天线的设计

利用光线追迹的方法分析了半球光学天线及另外两种截取角小于 90°的欠半球和大于90°的超半球光学天线的光学增益和接收视场 ,提出了选择合适截取角的原则 ,并确认半球形光学天线是一种很合适的漫射光宽视场光学天线 ;同时分析了均匀能量环境下半球光学天线圆截面上接收到光功率的分布 ,并提出了设计半球形光学天线基本参量的原则 ;用光学理论推导出了采用半球形光学天线时能够到达光敏面的光线所应满足的条件 。

CBERS-04卫星宽视场成像仪在轨场地辐射定标

CBERS-04卫星宽视场成像仪(WFI)自发射以来,广泛应用于国土、水利、林业资源调查等方面。考虑到卫星遥感器受发射时的振动、在轨空间环境变化以及元器件电路系统老化等因素的影响,各种辐射特性的变化,遥感器的性能和灵敏度不断下降,从而导致整个遥感器辐射性能与原来的标定结果之间存在一定的偏差。2015年8月,通过在敦煌辐射校正场开展辐射定标同步观测试验获取了星地同步观测数据,根据反射率基法计算得到CBERS-04卫星WFI相机的场地定标系数。试验共获取了5次有效数据,根据2015年8月7日,10日,13日的定标试验数据拟合得到WFI的定标系数。同时,根据16日和19日两天的试验数据拟合得到一组新的定标系数作为准真值开展定标系数的验证。结果表明,WFI敦煌辐射定标结果的偏差小于4%。另外,在考虑WFI传感器光谱特性、辐射和空间分辨率、成像条件等差异的基础上,以具有较高辐射定标精度的Landsat-8 OLI作为参考传感器进行定标方法的相对验证,结果显示WFI与OLI的相对定标结果的不确定度在6%左右。

一种用于空间目标捕获的宽视场可见光光学系统的设计

设计了一种对空间目标进行捕获并跟踪的可见光相机的光学系统.该成像系统采用了7组共8片的复杂化双高斯结构,焦距40.65mm,相对孔径为1/1.7,全视场角28°,光谱范围为可见光谱段.该系统可完成对空间目标的捕获和跟踪测量任务,并提供目标图像信息.针对大视场大相对孔径的空间目标探测要求提出了光学系统参量的确定方法,结合设计实例给出一种双高斯向反远距演变的设计思路.

应用幸运成像技术的宽视场自然目标高分辨率成像

大口径地基望远镜的成像分辨率严重地受限于大气湍流,尤其对于宽视场成像。在宽视场成像中,由于大气湍流的影响,点扩散函数远远不满足位置不变性,呈现出局部变形和运动模糊的综合效应。传统的短曝光成像方法不能适应宽视场目标成像,幸运成像技术能够通过分块选取-配准叠加得到分辨率较高的输出图像。主要描述了自然目标的宽视场成像观测,并从不同分块数目和选取比例两个方面对图像进行了事后处理。实验结果表明,4×4矩形的图像分块方法在中等湍流条件下能够获得较好的效果,而在较好的照明条件下选取最好子图进行配准输出对于宽视场成像观测更为合适。

卫星光通信链路新型宽视场角捕捉方案探讨

本文提出了一种在卫星光通信链路建立中利用原子滤光器多峰特性的新型捕捉系统方案，可以将原子滤光器等效带宽减少到０００７ｎｍ，在实现宽视场角接收情况下进一步减少捕捉时间，并能满足卫星运动中的多普勒频移要求．此外本文讨论了该系统中原子滤光器等效带宽与接收视场角、信标发散角、最大捕捉时间等捕捉系统主要性能参数之间的关系．

共轴偏光瞳宽视场折轴三反射光学系统设计

共轴偏光瞳系统克服了共轴系统视场角有限,离轴系统加工和装配困难等缺点,能更好满足空间对地观测等领域的要求。由共轴三反系统求解共轴偏光瞳无遮拦三反射镜光学系统的初始结构参数,设计了焦距为3000 mm,F数为10的共轴偏光瞳的三反射光学系统。设计结果表明:该系统视场角达8°×0.8°,空间频率50 lp/mm,调制传递函数值均大于0.55,接近衍射极限,满足系统对成像质量的要求。

萤火一号宽视场彩色相机的设计及地面检测

介绍了宽视场彩色相机工作原理、相机方案及设计结果。发射前实验室检测结果表明,整机静态分辨率达180 lp/mm,信噪比为34 dB。用户在发射前对宽视场彩色相机的成像效果进行了初步评估,认为宽视场彩色相机能够正常工作,数据格式正确,图像质量优良,能够进行稳定的数据观测,采集与下传。最后介绍了相机在研制过程中采用的一些新技术。

基于视场分割方式的宽视场高光谱成像系统的辐射匹配技术

视场分割方案是实现宽视场高光谱成像的可行途径之一,成像系统除了空间上需要配准外,辐射亮度也需要匹配.本文主要分析宽视场高光谱成像仪的视场拼接技术的辐射匹配原理和匹配要素,简要介绍了实现途径,通过该途径,成功地实现了一种机载高光谱成像仪的视场拼接,给出了该宽视场高光谱成像仪的飞行试验结果,试验显示辐射匹配结果良好,通过光谱曲线的对比,精度在系统误差范围内.

成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计

视场宽、结构紧凑、质量轻是空间光学系统设计研究的热点。文章从离轴三反望远系统的应用技术指标分析、设计思想、设计流程及光学系统优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围0.4～2.5μm、焦距f′=700mm、相对孔径f′/4、线视场角20°的离轴三反望远系统,次镜为球面,主镜和三镜非球面最高次数为4次,在Nyquist频率27.8对线/mm处,调制传递函数值均大于0.87。

基于Fourier-Mellin变换的宽视场监控图像合成技术

针对大规模电子化考场监控,提出基于Fourier-Mellin变换的宽视场图像合成技术.两摄像机采用具有相同(近似)的光学中心固定方式;利用Fourier-Mellin不变描述子和相位相关技术,计算相邻图像序列之间的映射关系,包括旋转、平移和尺度变换参数;拼接中采用无缝缝合,实现对光照不连续的平滑过渡.实验结果表明,该算法可以获得比较理想的宽视场图像,实现了对大规模电子化考场高分辨率的实时监控.

宽视场荧光内镜的构建及其初步应用

目的为探索胃癌分子成像技术的新方法,构建一套新型灵活的宽视场荧光内镜系统,并用于裸鼠胃癌移植瘤模型荧光成像研究。方法通过合理的光路设计及光学组件机加工,装配宽视场荧光内镜系统,通过对不同浓度的2-DG-750荧光探针进行成像,分析系统性能;对尾静脉注射100μl 2-DG-750荧光探针的裸鼠胃癌移植瘤模型进行在体荧光成像,对ROI的像素值和成像图进行分析。结果体外成像ROI的像素值与荧光探针浓度存在较好的线性回归关系,在2-DG-750剂量为31.3 pmol时,该系统即可检测到荧光信号,提示该系统灵敏性好;在体成像显示用该系统联合2-DG-750荧光探针观察到了肿瘤组织的较高荧光信号强度。结论宽视场荧光内镜系统具有很好的灵敏性,可以同时实现白光及荧光的双模式成像,具有实现光学分子成像诊断胃癌的潜在应用价值。

ICCD及宽视场电视测量系统畸变的精密测量

分析了大型光电跟踪监测望远镜核心部件 ICCD及宽视场电视测量系统畸变的测量方法和测量装置 ,给出了其中一台系统畸变测量的结果 ,并分析了影响系统畸变测量精度的因素。

实现宽视场高精度测量的复合光电系统

本文提出一种复合光电系统测量方法 ,即用两组光电系统 :其一为宽视场系统 ,但其测量精度较低 ;其二为高精度系统 ,但其视场较小。采用 2套计算机系统将二者联系起来 ,运用数据结合技术 ,从而实现宽视场、高精度测量。这种系统适用于单目标或一簇目标测量。

高分六号卫星甚宽视场相机的热控设计及验证

甚宽视场相机作为高分六号卫星的核心载荷,具备65.6°视场、862 km超大幅宽和8谱段成像能力。针对其自由曲面离轴四反光学系统的结构特点和任务需求,采用复合型多层隔热组件进行热隔离、高导热率石墨膜进行热疏导及分级热控等措施进行了热控设计,实现了光机结构的精密控温和高热耗/热流密度电子学设备的高效散热,并利用有限元分析软件UG12.0/Space thermal仿真分析了相机高、低温工况下的温度;通过对比热分析、热试验及卫星在轨遥测温度数据,验证了该热控方案的实际效果。在轨遥测数据显示:光机结构在轨温度水平为19.7~20.3℃,温度梯度最大不超过0.4℃,CMOS焦面组件每轨摄像12 min的情况下,温度波动在19~24℃,均满足热控指标要求,遥测数据与热分析及热试验结果偏差小于±0.5℃。表明该相机热设计正确可行,热分析及热试验过程合理可靠。

从“宽视场红外巡天望远镜”分析美军光学成像侦察卫星的技术发展

＂宽视场红外巡天望远镜＂（WFIRST）是美国航空航天局（NASA）提出的红外空间观测台,在名为＂新世界,新视野＂（NWNH）的天文学和天体物理学领域＂10年调查＂中,该巡天望远镜被美国国家研究委员会（NRC）选中,作为未来10年天文领域的最高优先级项目。

单层共轭校正宽视场自适应光学

目的将多层湍流用单层等效，为单层共轭校正宽视场自适应光学系统提供理论依据．方法设第ｍ层湍流距地面的高度为ｈｍ，对光波的扰动函数为φｍ，将多层等效为１层，令等效层的高度为ｈ，对光波的扰动为φ，导出联系ｈ，φ与ｈｍ，φｍ的方程组，并对其求解．结果与结论在已知ｈｍ和φｍ的条件下得到了ｈ和φ有意义的解．多层湍流对光波的影响能用单层湍流近似等效，因而可望通过单层共轭校正得到宽视场自适应光学系统．