卫星侧视成像引起的像点位移误差计算方法

目前在轨高分辨率卫星大多利用侧视成像提高其图像获取的灵活性和效率。卫星侧视成像情况下的像点位移误差的规律变得更加复杂。以航空摄影测量基本理论为基础,推导线阵CCD卫星侧视成像引起的像点位移误差计算模型,建立了像点位移误差与卫星侧视角度、像元位置、地物高度的数学关系。以Worldview-2星为例,计算得出其在不同侧视观测下、针对不同地物高度的像点位移,并对引起像点位移与影响因素之间的关系及其敏感程度进行了分析。

保偏光纤侧视成像光强分析及定轴方法研究

保偏光纤偏振轴方位角的确定和调整对改善光纤器件性能有重要意义。为进一步提高定轴精度,国内科研人员在透镜放应侧视(POL)法的基础上提出了五点法、五指法等,其理论定轴精度有所提高。但由于此类方法是建立在特定光强分布的前提下,对成像面调节要求较高,因此其实用性受限。该文以保偏光纤侧视成像为基础,通过对保偏光纤不同成像面的侧视成像光强分布作了大量仿真分析发现,光纤旋转至慢轴与水平方向成0°角附近时,光强分布会发生明显变化,利用这一现象可对0°位置进行识别。因此,该文改变了以往通过寻找某特定光强分布进行定轴的思路,提出了通过对0°位置进行识别的定轴方法,该方法通过简单的图像处理和数据分析即可判断偏振轴的偏转情况,适用的成像面位置范围也相对更宽,可操作性强,实用前景好。

用于SS-OCT成像系统的侧视型全光纤镜头及其聚焦性能

为研制适用于扫频光学相干断层成像(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT)系统的高性能侧视型全光纤镜头,分析了侧视型光纤镜头的性能影响因素及样品制作方法。对基于梯度折射率(Graded-Index,GRIN)光纤的侧视型全光纤镜头的光学模型进行解析,得出与侧视型全光纤镜头性能相关的特征参数。研究了“单模光纤+无芯光纤+GRIN光纤+转角介质”四段式侧视型镜头各组件长度对其光学聚焦性能的影响,设计各组件的适宜长度范围。最后,制作了外径小至0.5 mm、刚性长度2.75 cm的超小侧视型全光纤镜头样品,通过实验测得镜头的工作距离(0.52 mm)和光斑直径(26.82μm),与理论分析结果基本一致,并将镜头样品集成于SS-OCT成像系统,获得了清晰的生物组织层析图像。实验结果表明,本文提出的分析方法可用于侧视型全光纤成像镜头结构参数的优化设计。

基于通用硬件平台的机载SAR侧视条带成像的实现

机载合成孔径雷达(SAR)通过载机相对固定地面的飞行运动形成合成孔径,获得高分辨率的雷达图像,具有全天候、全天时的特点,在军事和民用领域都取得了广泛的应用。介绍了基于通用硬件平台的机载SAR侧视条带成像中R-D算法的实现。通过优化软件设计,提高对开发板资源的利用效率,达到了实时处理的要求,实现了设计目的。

基于一体化微球物镜的超分辨成像系统

利用直径微米量级的透明微球与传统光学显微镜相结合,可以在白光下实现超分辨成像.目前大部分研究是将微球直接播撒到样品表面,由于微球位置的随机性和不连续性导致无法实现特定区域的完整成像,极大限制了该技术的使用范围.使用微探针或微悬臂黏附微球,通过三维位移台精确控制微球位置,一定程度上解决了上述问题,但是需要对微球位置进行精准操控.本文提出了一种结构稳定、参数可控、简单易用的基于一体化微球物镜的超分辨成像系统,对微球与物镜进行了一体化安装设计,通过设计侧视成像及位置反馈系统实现了对微球、物镜和样品三者之间距离的精准控制,结合通用的显微成像系统,实现了对可控特定区域的超分辨成像.该系统将普通显微物镜(40×,NA 0.6)的分辨能力提高了4.78倍,最高可以看到100 nm的样品特征.该一体化物镜可以搭配普通光学显微系统使用,实现超分辨成像,提高了微球超分辨技术的通用性,在亚衍射极限样品的超分辨成像方面具有广泛的应用价值.

保偏光纤侧视光强相关峰锐度的定轴方法

在保偏光纤偏振轴的定位和对准技术中,侧视成像法为目前的主要方法。现有的侧视成像法对光强形貌特征具有较高要求,为了提高它们的通用性,提出了基于侧视光强相关峰锐度的定轴方法。该方法首先通过侧视光强曲线间的相关运算得到相关系数曲线,进而利用相关系数曲线的峰值尖锐程度作为特征值。相比于传统侧视成像法,该方法不受光强形貌特征的限制,因此具有更强的通用性。为了提高该方法的精度,对不同观测平面的定轴精度进行了比较,从而确定了具有理想定轴精度的观测平面范围。在此基础之上,对该方法的实际精度进行了实验验证,结果表明:利用该方法可以获得优于0.9°的定轴精度。

高分辨率遥感新途径——合成孔径激光成像雷达

合成孔径激光成像雷达是能够达到厘米量级成像分辨率的唯一的空间光学遥感手段,属于以物理光学为主的交叉学科领域前所未有的研究难题,目前已经发展了两种体系:侧视合成孔径激光成像雷达和直视合成孔径激光成像雷达。对比它们原理上的特点,直视合成孔径激光成像雷达具有更大的实际应用可能性。

一种基于RPC模型的高分卫星影像侧视角计算方法

针对侧视成像的角度计算问题,结合高分辨率卫星影像成像特点,提出一种基于RPC模型利用卫星影像中心像点坐标和指定高程值快速计算高分卫星影像侧视角的方法,原理简单,计算量小,易于实现,具有较好工程应用价值。试验结果表明,该方法具有较好的精度和稳定性,能基本满足后期数据处理对侧视角信息的要求。

基于图像的保偏光纤尾纤定位技术

提出了一种基于图像的保偏光纤尾纤定位技术,研究了图像采集模块,设计了粗检测与精检测相结合的边缘检测策略。首先采用自适应循环变化阈值算法对尾纤边缘进行初步检测,增强了光照鲁棒性,其中提出起始点自寻的区域搜索法能够准确提取目标边缘点;然后通过基于三次多项式函数拟合的亚像素检测方法提高了边缘检测的精度。搭建了保偏光纤尾纤自动定位系统,并进行了图像处理实验和旋转定位实验。实验结果表明,本文的尾纤定位技术能够实现0.06°的保偏光纤尾纤旋转定位精度,具有重要的工程应用意义。

保偏光纤定轴技术的仿真及实验分析

根据保偏光纤侧视成像定轴原理,应用光线追迹方法,分析了保偏光纤侧视成像定轴过程,模拟考察了熊猫型保偏光纤侧视成像的光强分布与偏振轴方位角及物平面位置的关系。对比仿真结果和实验观测结果,对五指型光强分布特征值判断法进行了改进。比较了透镜效应侧视成像的不同定轴方法,发现改进的五指型光强分布特征值判断法的特征值在90°位置附近具有更高的定轴精度,更易于实现保偏光纤偏振主轴的定位。这种方法适用于制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏振器时,在偏振主轴0°或90°方位角时的高精度定轴。

基于双光束光源的保偏光纤定轴方法研究

现有保偏光纤侧视成像法多依赖于某特定形貌光强分布,对成像面位置调整要求高、通用性差。为了提高保偏光纤定轴灵敏度、增加方法的通用性、提高定轴稳定性,采用双光束光源取代单光束光源对保偏光纤进行侧视成像的方法,改变了以往通过调整成像面寻找特定形貌光强分布的思路,并进行了理论分析、仿真模拟和实验验证。结果表明,采用双光束光源进行侧视成像时,光强分布成双峰型,选择双峰光强值之和为特征值,建立特征值与偏转角度的对应关系,利用互相关分析可对偏转角进行确定,该方法不仅保持了透镜效应侧视法适用成像面范围广的优点,而且定轴灵敏度平均优于单光束光源侧视成像定轴法11. 88%。该研究具有良好的实用前景。

合成孔径激光成像雷达的二维傅里叶变换成像算法

提出了合成孔径激光成像雷达(SAIL)的二维傅里叶变换成像算法,即对回波信号进行顺轨向相位二次项共轭补偿后直接实施二维傅里叶变换。归纳了啁啾光源侧视SAIL,平移二次项波面直视SAIL和偏转平面波面直视SAIL的数据收集方程,采用连续变量和函数说明了算法的成像过程,并分析了矩形和圆形天线孔径下的成像分辨率,最后给出了离散傅里叶变换的表达形式。算法中交轨向和顺轨向的时间域数据均直接变换到频率域成像,给出了圆形孔径天线SAIL的随交轨向变化的顺轨向成像分辨率的解析解。