基于深度学习的毫米波和亚毫米波成像仪的图像增强技术

风云四号卫星毫米波和亚毫米波成像仪(MMSI)数据根据采样方式分为过采样和非过采样数据。由于采样方式的影响,非过采样数据在采样过程中会有一定的信息损失。为解决采用简单的线性插值方法做精细化处理时提升精度有限问题,采用基于深度学习的方法增强MMSI亮温图像,设计卷积神经网络重建风云四号卫星MMSI的亮温图像和风云三号卫星微波成像仪亮温图像。实验结果显示:相比传统的双三次插值方法,在风云三号卫星微波成像仪亮温图像样本上峰值信噪比提升了1.13dB,结构相似度提升了0.01。实验结果表明:对于非过采样亮温数据,采用基于深度学习的方法增强图像具有更高的精度,同时可在其他微波探测仪数据中使用,具有很强的普适性。

做出有国际显示度的科研工作是最重要的——访紫金山天文台毫米波和亚毫米波实验室主任、紫金山天文台研究员、江苏省劳动模范史生才

记者:祝贺你,近日在江苏省人民政府授予的江苏省劳动模范中,你榜上有名,能谈谈你的想法吗?史生才:其实大家的工作都差不多,台里有些同志可能做得比我更好。我认为这一荣誉不仅属于我个人,而是各方面对我们研究团队工作的认可。记者:能谈谈你这些年研究工作的情况吗?史生才:1989-1992年期间,我主要参与了中国科学院紫金山天文台13.7米射电天文望远镜的研制工作。1992年至1998年在日本国立天文台期间,主要从事超导SIS接收机的高性能化研究,包括超导SIS结混频性能的数值分析研究、超导SIS结集成调谐电路研究、无调谐宽带波导混频电路研究和亚毫米波SIS混频器的研制。

毫米波亚毫米波成像在人体检测中的研究综述

毫米波亚毫米波主动成像技术具有穿透服装屏障的能力和对人体无害的特性,因此被广泛应用于公共场所的人体安检领域。本文首先概述了毫米波亚毫米波成像的理论基础,然后综述了毫米波亚毫米波主动成像技术在人体检测中的研究进展,从准光技术和数字聚焦技术两个方面概述了成像的研究和发展成果,还讨论了未来面向应用的AMMW技术,介绍了毫米波亚毫米波人体图像自动评价方法,对未来实际的安检工作具有较强的适用性和指导性。

基于分辨率增强的亚毫米波RCS成像分析

亚毫米波三维全息成像提供了一种新的RCS(Radar Cross Section)测量分析方法,然而基于传统三维成像算法的RCS测量分析方法在实际应用中总是受到系统带宽的限制,低带宽会导致较低的距离分辨率,使得最终图像的距离分布不连续。为了克服这一限制,本文提出了一种基于距离分辨率增强(Range Resolution Enhancement,RRE)的亚毫米波三维全息成像算法,该算法利用基于相位展开的方法来检索与距离相关的相位,该相位可以直接转换为精细的距离分布,在距离域上重建具有高分辨率的三维毫米波图像,从而更清晰地显示目标的几何形状和细节特征,得到更为精细的RCS测量数据。缩比实验结果表明,相较于基于传统三维算法,该方法使得RCS的测量性能有所提高。

亚毫米波冰云成像仪通道选择

依据冰云参数的多极化多散射大气亚毫米波辐射传输模型,分析了100 GHz^1 000 GHz频段内大气卷云吸收的特性,通过通道频率和带宽的不同设置,确定亚毫米波冰云成像探测仪包含15个通道,频率覆盖范围为118 GHz^900 GHz,建立其与遥感器通道灵敏度、定标精确度、不同地理位置和海拔高度上对流层卷云中冰水总量、冰晶粒子尺寸、形状、方向性等反演参数的约束模型,为设计和研制用于测量冰云参数的星载亚毫米波成像仪提供理论分析和仿真验证。

宽带全息重建算法应用于亚毫米波成像系统初探

毫米波全息成像技术是人身安检的重要技术手段,为进一步提高成像的分辨率和图像质量,研究宽带高频的亚毫米波成像系统具有重要的意义。本文基于亚毫米波全息成像系统的系统构成,给出了适用的宽带全息重建算法,对利用亚毫米波全息成像系统实际测得的相位和幅度信息进行重建并获得了目标图像。实验结果表明,上述宽带全息重建算法在亚毫米波波段内可以有效地重建图像,并验证了使用宽带成像可以有效提高图像分辨率、抑制散斑效应。

基于FY-3C星微波成像仪毫米波通道的海面大风算法研究

对基于FY-3C星微波成像仪(MWRI)毫米波通道的海面大风算法进行了研究。根据在中国海域观测到的海面后向热辐射数据,认为联合多个毫米波通道分析方法可利于海面大风反演。对中低风速(0~15m/s)下D-矩阵算法进行修正,给出了适于MWRI的海面风速反演新模型。与浮标数据拟合结果表明:FY-3B,C星MWRI均方差(RMS)分别为1.24,1.18m/s。用带泡沫散射层的双尺度随机粗糙面的复合模型计算后向热发射。考虑各通道频率、灵敏度和定标精度等因素,用回归分析法分析了各通道热辐射特性随海面风速变化的不同响应特性,建立了适于FY-3C星MWRI的大风风速反演模型。中低风速模型和大风速模型反演的全球海面风速分布结果表明:中低风速精度标准差1.2m/s;反演大风数据和海岛固定浮标数据有一致性,模型的实际应用效果较好,可为我国沿海的大风监测和预警提供保障。

亚毫米波成像技术对工业排线的无损检测

利用亚毫米波准近场实时成像系统对三种常用的微小结构的工业电子排线进行检测,直接获得了样品在信号峰值处的强度图像。分别对样品中的金属、缺陷及包覆材料连接处抽取数据,并对其进行频谱及相位处理,在时域、频域及相位图中做了对比与分析。通过对原始图像进行图像处理后,分别得到振幅和相位图像,其中相位图像能更清晰地反映排线中隐藏的缺陷。结果证明,亚毫米波准近场成像系统可以用于具有细微结构材料的无损检测。

干涉式被动亚毫米波成像系统（英文）

通过特殊设计的高精度SMMW器件,实现了一套基于二单元干涉仪的干涉式辐射计系统.针对该系统的自身特点,作者提出了点源目标响应定标方法来降低系统误差.系统完成后,分别进行了干涉条纹实验和点源目标成像实验.经测试,系统的线性相位误差小于2°,角分辨率优于0.57°.系统实测性能和理论分析结果一致.以上研究为今后设计高分辨率亚毫米波干涉式成像辐射计提供了重要的参考价值.

高分辨力亚毫米波全息成像系统

主动式毫米波成像为人体安检提供了一种安全、有效的技术手段,对进一步提高成像分辨力和成像质量,发展宽带高频的毫米波成像系统具有重要意义。为此建立了一个宽带高频的主动式亚毫米波全息成像系统,其发射天线的工作频率在280 GHz^320 GHz范围,使用外差混频技术直接测量得到全息数据,对其进行重建后得到目标反射率图像。同时测试了系统的工作性能,得到了距离向和方位向分辨力以及系统的信噪比和噪声等效反射率差,距离向分辨力小于4 mm,方位向分辨力为2.5 mm×2.5 mm,均接近分辨力的理论值。此外利用该系统的宽带特性研究了带宽对毫米波全息成像的影响,宽带成像除提高距离向分辨力外还有效地抑制了散斑效应。

CMOS毫米波亚毫米波集成电路研究进展

近年来,随着工艺的不断进步,硅基集成电路已突破了仅适用于数字电路和低频模拟电路的传统观念,迅速拓展到毫米波甚至亚毫米波频段。在未来10年内,硅基工艺将具备覆盖毫米波频段的能力,并在部分器件与系统上实现到亚毫米波频段或太赫兹的跨越。我国在该领域起步稍晚,但在国家重点基础研究发展计划("973"计划)、国家高技术研究发展计划("863"计划)和自然科学基金等的支持下,已快速开展研究并取得进展。文中概要介绍了国际上在硅基毫米波亚毫米波集成电路与系统方面的研究背景和我国特别是东南大学毫米波国家重点实验室在CMOS毫米波亚毫米波集成电路方面的最新研究进展。

亚毫米波激光的应用领域及应用前景

阐述了亚毫米波研究、开拓的重大意义 ,重点介绍和分析了亚毫米波激光在基础学科、天文物理、医学生物学研究以及军事、通信、工程等领域的应用及应用前景。

亚毫米波被动探测目标辐射方程与特性研究

目前亚毫米波系统正处于开拓和发展时期,在军事与民用中均具有重要应用。文中主要研究了目标物质的亚毫米波辐射传递方式,并给出目标物质的亚毫米波辐射传递方程新的求解方法。分析了天气现象影响亚毫米波辐射计的探测距离,以云(雾)衰减为例,对探测距离和温度,以及含水量的关系进行了分析。

毫米/亚毫米波探测大气温度和湿度的通道选择

利用热带大气温湿廓线计算了热带地区毫米/亚毫米波段微波大气透过率权重函数。对权重函数峰值高度的分析结果显示:对流层低层的大气温度可以选择118 GHz通道的远翼频率来探测,而对高层大气温度进行探测时,选择425 GHz通道的远翼频率较为合适;在大气湿度探测方面,183 GHz通道组合适合探测对流层中层大气的湿度,高层大气湿度探测应该首先考虑380 GHz通道组合来实现。根据大气温度探测通道和大气湿度探测通道的权重函数分布,鉴于国内现有遥感仪器的制造水平,建议选择118 GHz 3个通道与425 GHz 8个通道共11个大气温度探测通道和183 GHz 3个通道与380 GHz 5个通道共8个大气湿度探测通道作为未来静止轨道微波探测的候选通道。

金属网栅耦合的光泵腔式亚毫米波激光器

采用电感性金属网栅作为光学谐振腔的反射镜和输入输出耦合器，设计制作了长度分别为100cm、20cm和10cm的Fabry-Perot腔式亚毫米波激光器，分别用TEA-CO2激光器的10R（8）线和9R（16）线作为泵浦源，成功地获得光泵NH3分子亚毫米波激光根据F-P腔的多光束干涉特性，运用量子系统的密度矩阵理论。

目标亚毫米波辐射研究（一）

目标的亚毫米波辐射，实质上是物体的辐射、发射率涉及到物体表面的形状、温度、波长以及二次发射等复杂因素。本文对目标的亚毫米波辐射特性进行了基本分析，给出了经验公式，对金属和非金属材料辐射特性进行了研究，给出了一些计算结果和实验分析。

毫米波/亚毫米波大气传输特性研究

毫米波/亚毫米波在大气中的传输特性是毫米波/亚毫米波精确探测系统设计与应用的理论基础。在大气传输过程中,毫米波/亚毫米波受到大气分子吸收等作用沿传播路径产生能量的衰减,同时降水、悬浮颗粒物等引起散射与折射也产生衰减。本文在电磁波传输理论基础上分析了不同气象条件对毫米波/亚毫米波的影响,着重研究了多个频率点的大气衰减特性及在雨、云、雾等不同气象条件下的衰减规律。

毫米波/亚毫米波准光馈电系统设计

准光馈电系统是毫米波/亚毫米波传感器的关键组成部分。阐述了毫米波/亚毫米波准光系统的基本设计理论与方法;归纳分析了常用准光无源器件的种类、作用及设计流程等相关问题。并以此为基础,构造出三类能够实现双极化接收功能、双模复合工作的准光馈电系统,并详细描述其工作原理。最终,通过仿真优化设计出与馈电系统相对应的毫米波频段双反射面天线,并采用固定副面、主面机械扫描的形式实现了传感器波束±10°的空域覆盖。

联合毫米波测云仪和全天空成像仪云分类方法

以中国气象局大气探测试验基地2017年全年的采集数据为基础,建立云分类样本库,最终得到层状云、对流云、高级云、积状云、卷云5类分类样本共计10 636个。结合毫米波测云仪和全天空成像仪的特征样本对不同天气状况的探测效果进行对比。在阴天、雾、霾等视程类障碍物天气条件下,通过引入毫米波测云仪数据后可以增强全天空成像仪识别能力,数据融合可以排除杂波影响,提高识别精确度。通过积累特征样本,细化不同天气条件下探测设备的适用能力,能够提升自动分类准确度,实现云观测自动化。

毫米波/亚毫米波临边探测仪准光技术

毫米波/亚毫米波临边探测仪中的辐射计通常需要工作在多个频段,如多频段共馈源,则其带宽往往不能达到要求。当多个探测频段共用一个主反射镜,采用准光学技术实现探测频率分离,则可以节省很大的空间。准光极化线栅和准光频率选择器相配合用来分离频率范围在118 GHz^340 GHz的4个频带,准光极化线栅是一个准光功率分配/合成器,将4个频段的信号分为(183 GHz/240 GHz)和(118 GHz/340 GHz)2组信号。准光频率选择器是一个高频频率选择表面,可以将高频段的电磁波透射,低频段的电磁波反射。反射和透射的电磁波分别进入2个频段的接收模块,实现信号的接收。本文利用HFSS仿真软件对周期单元的结构参数进行仿真优化,并通过仿真结果完成了准光极化线栅和准光频率选择器的技术实现。实测结果与毫米波/亚毫米波临边探测仪的设计要求一致。