宽波段光谱成像系统杂散光分析及抑制

宽波段光谱成像系统(0.4~1.7μm)在食品检测、农业生产、医学分析、刑事侦查等领域有广泛需求,光栅因其具有高色散本领和高环境稳定性的特点,成为宽波段光谱成像系统主流分光元件,但采用光栅分光的光谱成像系统存在多级次衍射光谱互相串扰问题,严重影响仪器的探测能力,为了得到准确的光谱信息,需对其进行有效的抑制。文中利用Tracepro光学分析软件对宽波段光谱成像系统的多级次衍射杂散光进行仿真分析,发展了利用分区域滤光片和线性渐变带通滤光片来抑制多级衍射杂散光的方法,并分析比较了它们对多级衍射杂散光的抑制效果。仿真分析结果表明:线性渐变带通滤光片能够有效地抑制多级次衍射带来的杂散光,光谱成像系统杂散光系数降低至10^(-4)量级,满足宽波段光谱成像系统对杂散光抑制要求。

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.

新型宽带匹配网络在双路宽光谱声光可调谐滤光器成像技术中的应用

基于双路声光可调谐滤光器(AOTF)的宽光谱成像技术在偏振成像光谱仪中得到应用,其成像质量受AOTF衍射效率、光谱带宽等影响。其核心部件超声换能器阻抗失配时导致驱动功率无法最大限度地传递给换能器,使AOTF光谱衍射效率降低。3 dB光谱带宽变窄,影响光谱图像有用信息的获取。采用压缩回波损耗技术,设计了一种基于LC拓扑结构及组合臂的宽频带、光谱衍射效率高的新型匹配网络。最终测得AOTF的光谱衍射效率最高达94%,光谱带宽小于5 nm,提高了在420~1 150 nm波段范围内的光谱衍射效率及分辨率,实测目标的成像质量得到明显改善。

新型阻抗匹配网络在双路宽光谱AOTF成像技术中的应用

基于双路AOTF的宽光谱成像技术在可见光偏振成像光谱仪中得到应用,其成像质量受AOTF衍射效率、光谱带宽等影响。其核心部件超声换能器阻抗失配时导致驱动功率无法最大限度的传递给换能器,使AOTF光谱衍射效率降低,3 d B光谱带宽变窄,影响光谱图像有用信息的获取。采用压缩回波损耗技术,设计了一种基于LC拓扑结构及组合臂的宽频带、光谱衍射效率高的新型匹配网络。最终测得AOTF的光谱衍射效率最高达94%,光谱带宽小于5 nm,提高了在420 nm～1 150 nm波段范围内的光谱衍射效率及分辨率,实测目标的成像质量得到明显改善。

天宫二号卫星宽波段成像光谱仪地理定位方法

本文针对天宫二号(Tiangong No.2,TG-2)宽波段成像光谱仪的宽波段相机进行观测几何和地理定位解算。TG-2搭载的宽波段成像光谱仪是用于海洋、气象和环境空间综合观测的新一代试验遥感仪器。解算该仪器观测几何和高质量遥感地理定位数据是开展上述应用的前提和基础。本文基于宽波段相机多CCD拼接直视推扫模式.根据其特殊的扫描几何和卫星空间位置姿态.建立仪器焦平面与地理空间位置的对应模型。通过大量实际观测的定位数据建立旋转角度与变形数量的关系.修正安装矩阵,提高了模型定位精度。利用该模型实现了对TG-2卫星宽波段成像光谱仪图像的地理定位。利用图像的地理位置进行投影.与高精度海陆模板进行比较,定位精度约为2个像元(200m)。

基于金银合金薄膜的高灵敏度宽光谱表面等离子体共振成像传感器

报道了一种基于金银合金薄膜的宽光谱表面等离子体共振成像(SPRI)传感器,该传感器能够对吸附在薄膜局部或整个表面上的生化分子进行原位定量检测,而且与常规的金膜SPRI传感器相比,检测成本更低,检测灵敏度更高。利用质量比1:1的金银合金溅射靶在玻璃基板上淀积了厚约50 nm的均匀的金银合金薄膜。利用实验室自制的Krestchmann结构多功能平台在不同入射角下测试了金银合金薄膜被纯水覆盖后的SPR光谱和SPR彩色图像。基于色相算法计算获得了每个SPR彩像的二维色相分布及其平均色相,从而使得宽光谱SPRI传感器能够利用平均色相作为灵敏度参数进行定量检测。实验确定了平均色相对溶液折射率(RI)变化和分子吸附最为敏感的光谱区间是595–610 nm之间。在这个窄光谱范围内,平均色相与共振波长呈线性关系,其斜率为?hue/?λR=7.52 nm-1,这意味着基于色相的RI灵敏度是基于共振波长的RI灵敏度的7.52倍,这一结论已被实验证明。将SPRI传感器的起始共振波长设定在色相敏感光谱区间内之后,实验测得基于色相的RI灵敏度为S=29879 RIU-1,比在相同条件下测得的金膜SPRI的灵敏度高8倍。利用时间分辨宽光谱SPRI方法实时监测了牛血清白蛋白(BSA)分子在金银合金薄膜表面的非特异性吸附,从实验测得的平均色相随时间的变化曲线可知BSA吸附达到平衡所需时间约15 min。研究结果表明,基于金银合金薄膜的SPRI传感器具有动态定量检测蛋白质分子吸附过程的功能。

高分辨率多光谱宽视场视网膜成像仪

本发明提供一种用于获取高分辨率宽视场多光谱视网膜图像的眼科仪器,它包括基底视网膜成像器。

一类特定目标的航空成像光谱数据辐射校正算法

针对宽视场线阵扫描成像光谱数据和农田地块这一特定目标,提出了一种基于统计原理的简化综合辐射校正方法。结果证明,该算法对由飞行方向、传感器扫描角度、太阳方位角和高度角以及路径辐射等造成的综合辐射畸变具有良好的校正效果。

高功率微波介质击穿中X射线和紫外线的初步诊断

研制了一套宽光谱探测系统,该系统包括紫外成像探测器和X射线成像探测器两个工作单元。利用该系统对高功率微波(HPM)源运行及聚四氟乙烯介质窗受微波场作用而发生击穿时实验环境中的紫外线和X射线进行了初步诊断。结果表明:HPM源运行参数为重复频率100 Hz,运行时间5 s,介质窗未发生击穿时,微波源二极管区产生的X射线剂量为9.28×102～1.64×103Gy,介质窗发生击穿时,环境中X射线剂量为5.38×102～1.09×103Gy;随着微波脉冲重复频率和运行时间的增加,产生的X射线剂量明显增加。此外,利用该系统证实了实验环境中紫外线的存在。

基于天宫二号数据的北京市地表温度反演研究

针对新型国产遥感数据源天宫二号宽波段数据的波段特点,在传统劈窗算法的基础上推导出适用于天宫二号宽波段数据的地表温度反演算法参数,对北京市地表温度进行反演,并采用MODIS地表温度产品进行交叉验证。在此基础上,结合北京市不同土地利用类型图对地表温度情况进行分析。结果表明:天宫二号宽波段数据的波段设置满足地表温度反演的参数需求;利用天宫二号数据反演的地表温度与MODIS地表温度产品具有较好的一致性,相关系数为0.79,均方根误差为1.28 K;研究区不同土地利用类型地表温度存在差异,其中建设用地温度最高,水域最低。

基于TSVM和纹理特征的WIS遥感影像分类方法

针对宽波段成像光谱仪数据为中等空间分辨率、谱段多的特点,提出一种结合双子支持向量机(TSVM)和纹理特征的WIS遥感影像快速分类方法。选用经过几何校正的二级数据产品,进行大气校正、反射率计算等预处理后,裁切出500×500大小的影像作为实验对象。选择以相关性分析的方法获取特征波段。为解决狭小水体混合像元难以区分的问题,选择计算NDWI指数,然后提取其纹理特征。最后,基于TSVM和传统SVM进行分类实验,样本训练及预测的时间分别为14.27 s,26.41 s,得到的总体分类精度分别为87.861 3%,87.659 0%。结果表明,基于TSVM和纹理特征的分类算法不仅训练速度快,而且具有良好的泛化能力。宽波段成像光谱仪数据在中等尺度的土地覆盖分类中具有极大的应用价值。

光子筛成像技术研究进展

光子筛是一种新型的纳米成像元件,具有高分辨、质量轻、体积小及易复制的优点,对于成像系统轻量化以及极短波谱区成像具有重要意义。根据解决的具体问题对国内外光子筛研究成果进行分类,从成像对比度的增加、衍射效率的提高、宽光谱成像和高数值孔径光子筛设计等方面详细介绍了光子筛的发展现状,并针对这四方面研究内容分析了目前尚需解决的技术问题。这些问题仍然是今后光子筛研究的主要方向。指出光子筛实用化面临的其他客观存在的问题,并展望了光子筛在天文望远镜、显微镜和光刻等领域的应用前景。

天宫二号数据地表温度反演及其在城市群热环境监测中的应用

根据天宫二号宽波段成像仪热红外谱段的特点,提出了一种适用于天宫二号数据的劈窗算法,并以苏南城市群为研究区,进行了地表温度的反演。在此基础上,通过SUHI(Surface Urban Heat Lsland)指标分析了苏南城市群热环境空间分布特征。结果表明:劈窗算法可以有效地应用于天宫二号热红外数据,地表温度反演结果的均方根误差在1K以内;研究区地表温度结果与土地利用类型有较好的一致性,建筑用地温度最高,水体最低,苏锡常城市群形成一个整体热岛效应,SUHI指标能有效监测城市群的热岛强度及其空间分布。