线性剪切空间调制快拍成像偏振仪动态定标数据处理技术

基于动态定标的线性剪切空间调制快拍成像测偏技术能够在动态环境(如温度变化)下对目标偏振信息进行更精确的实时测量,但实验噪声会引起反演图像的条状畸变。针对这一问题,系统分析了快拍成像偏振仪动态定标技术原理和目标相位的定量求解过程,提出了结合相位差分与双线性插值算法的噪声识别与相位修正方法。实验和计算结果表明,经过相位求解和修正计算,条带状失真得到去除,反演成像质量提升。为高相位变化和低信噪比环境下空间调制快拍成像测偏技术的实时应用提供支持,推动其在动态环境下的工程实际应用进程。

基于线性剪切空间调制快拍成像测偏动态定标技术的温度宽域变化研究

空间调制快拍成像测偏技术通过单次测量即可获得目标图像的全部斯托克斯参数,在民用、军事、航空等领域有广泛应用.线性剪切空间调制快拍成像测偏技术(SMSIP)可在测量目标的同时实现系统定标,无需预知参考目标,从而能显著提高测量的速度和精度.然而,前期的动态定标技术研究并不适用于温度宽域变化情况,因为温度变化会对系统的空间调制相位产生影响,这将导致自定标解调算法失效.该文针对该问题提出一种动态定标算法,通过引入校准系数对SMSIP系统的动态定标原理进行理论推导,并用计算机仿真进行原理论证,对仿真结果进行评估,为线性剪切空间调制快拍成像偏振动态定标算法的在实际工程化应用提供理论指导.

浅谈机载高光谱成像技术应用与发展

本文浅谈机载高光谱成像技术的起源、原理与特点、应用、发展历程与展望,总结了目前的应用发展状况,同时根据全球环境保护工作要求与国家科研、军事领域需求,结合人工智能、软件算法、成像光谱仪、机载和星载、航天航空的发展方向,提出机载高光谱成像技术应用与未来发展方向。

环境减灾-1A卫星空间调制型干涉光谱成像仪技术

介绍了空间调制型干涉光谱成像技术的基本原理,结合为环境与灾害监测测预报小卫星研制的超光谱成像仪总体方案,阐述了该类仪器的主要技术参数设计方法,以及光学、机械、电子、定标和数据复原处理等环节的关键技术,给出了仪器在轨运行获得的部分超光谱数据,以及仪器的应用潜力。

空间调制干涉超光谱成像仪仿真技术初步研究

在对空间调制干涉超光谱成像仪的原理进行分析的基础上,以能量传输为路径,研究空间调制干涉超光谱成像仪各数据获取环节的仿真算法,初步建立了干涉超光谱成像仪辐射能量传输仿真模型。对仿真模型进行了计算机仿真,仿真干涉图与实际干涉图较吻合,仿真模型构建较正确.

基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪

试制了一台基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪原理样机。样机将迈克耳逊干涉仪光路中的一面反射镜偏转一个小角度,使经两平面镜反射后的两束光波面之间产生一维连续的光程差,在图像传感器的像面上形成空间调制干涉条纹,构成空间调制型干涉成像光谱仪。一系列原理验证性实验表明:光谱仪原理正确可行,实验结果与理论相符,并且具有高通量,高信噪比,大视场和体积小,重量轻的优点。

空间调制干涉光谱成像仪数据误差修正方法

针对空间调制干涉光谱成像仪获取数据的特殊性,提出一种数据误差修正方法,修正了干涉数据的探测器误差和光学系统误差.对于光学系统导致的光场分布不均匀误差,采用多项式拟合的方法从干涉数据中直接获取误差修正数据.利用实际仪器获取的数据对上述方法进行了计算机仿真,得到了较好的误差修正结果.

空间调制型干涉光谱成像仪数据处理方法

干涉型光谱成像技术是一种新型的光谱成像技术,近些年来发展迅速。干涉成像光谱仪获得的是间接数据干涉图,不能被用户直接使用,需要进行干涉数据反演处理,包括数据预处理(干涉图修正)、切趾、相位修正、傅里叶变换、光谱辐射定标等一系列复杂的处理,目前国内外尚未有文献对干涉数据处理技术进行全面的分析,文章基于作者单位对此技术多年的研究,针对空间调制型干涉光谱成像仪的数据处理方法,结合环境与灾害卫星超光谱成像仪的数据,提出了一套有效的数据反演方法和流程,获得了很好的数据反演结果。

空间调制稳态微型快拍成像测偏技术研究

空间调制快拍成像测偏技术能通过空间调制将目标全部的Stokes参量编码到一幅干涉图像中,实现一次拍摄获取全部偏振信息和二维空间图像,在生物医学、空间遥感和军事监测等方面具有重要的科学意义和广阔的应用前景.在之前的研究中,理论分析了基于改进型萨瓦偏光镜的空间调制稳态微型快拍成像测偏技术(MSPSIP)方案,与基于传统萨瓦偏光镜的空间调制稳态微型快拍成像测偏技术方案相比:前者在空间载频和通道宽度上提高了2倍,反演目标同一Stokes参量的数据面积提高了4倍,这使得它在空间分辨率和信噪比等方面具有明显优势.本文采用计算机仿真从定量和定性两方面论证该理论分析的正确性;采用几何光线模型分析阐明目标的偏振态被MSPSIP调制的详细过程,并给出了像面干涉图表达式.搭建了实验装置,实验验证了该方案的正确性.讨论了调整分析器偏振化方向对干涉强度的影响,为MSPSIP的实际应用和优化提供了理论指导.该技术具有微型轻量、稳态、快拍,结构简洁、直光路和易配准,可同时获取多维偏振信息和目标图像的显著特点.

空间调制干涉型阿达玛变换光谱成像仪

简要叙述了色散型阿达玛变换光谱成像仪的原理及仪器构成,指出其存在空间信息与光谱信息的错位和光谱分辨率受阿达玛编码模板码元宽度制约的缺陷。提出空间调制干涉型阿达玛变换光谱成像技术原理及仪器,利用横向剪切干涉仪获得所有阿达玛编码光信息在不同光程差处的干涉信号,对干涉谱进行傅里叶变换和阿达玛变换得到目标的光谱。理论分析表明,干涉图的调制度不受阿达玛模板形状、大小等因素的影响,光谱分辨率与阿达玛模板的尺寸无关,不但避免了色散型阿达玛变换光谱成像仪中空间信息和光谱信息的错位,而且高能量通过率、高空间分辨率和高光谱分辨率成像容易同时实现。

空间调制型干涉光谱成像仪数据压缩方法研究

干涉型光谱成像技术是一种新型的光谱成像技术,近些年来发展迅速。在星载使用时,由于卫星数据传输容量的限制,需要对干涉成像光谱仪获得的原始干涉数据进行压缩,然后经过数据传输,到地面进行解压缩,再进行光谱复原处理,才能交给用户使用,干涉数据的压缩是一项新的技术,国内外很少有专门的文献进行介绍,基于该单位对此技术多年的研究,针对空间调制型干涉光谱成像仪数据的特点,结合环境与灾害监测预报小卫星星座A星超光谱成像仪的数据,提出了一种针对空间调制型干涉成像光谱仪的数据压缩方法,获得了很好的结果。

空间静态偏振调制干涉光谱系统的设计与仿真

为了更好地获取目标物的光谱偏振信息,设计了一套空间静态偏振调制干涉光谱系统。该系统结合了空间外差光谱和偏振光谱强度调制技术,只需一次采样便可同步获取目标的分辨偏振光谱信息以及高光谱分辨率的Stokes矢量偏振光谱。首先从偏振光谱强度调制和空间外差光谱仪的光学理论入手,对该系统的光谱信息采集和偏振信息调制解调过程进行数学推导。然后根据调制模块中高阶相位延迟器的厚度与光谱仪带宽之间的对应关系,发现现有的光谱仪带宽过窄,导致延迟器厚度过大,无法适应宽波段的光谱测量需求。结合延迟器厚度与光谱复原分辨率的约束关系,在极限厚度下得出了空间外差光谱仪的最小拓宽光谱范围。最后根据改进的参数匹配设计,对探测过程进行了计算机数值模拟。研究结果表明:在空间外差光谱仪的最小拓宽工作波段内,对CCD探测器记录的干涉图进行基于傅里叶变换的解调处理,能够高保真地复原输入光信号的Stokes参量的偏振光谱信息,从而验证了该系统的可行性。

基于空间光调制器的层析成像技术

以传统的干涉法全息技术为基础,本文提出了一种纯光学的三维显示全息技术。利用空间光调制器实现真实物体的物光波前重现,在不同平面上呈现物体的层析像。首先,利用波前传感器采集真实物体的波前信息。接着,运用单次快速傅立叶变换算法对光路中成像透镜的传递函数进行模拟,制成含有该物光经透镜后的波前信息,分别得到了实验所需的强度和相位灰度图片。然后,通过两台空间光调制器对入射平行光场进行调制,从而实现对物光经透镜后的光场进行波前重现。最后,根据透镜的成像原理,把CCD分别放置在物体前后两个成像面上即可得到层析的成像图。实验中分别在距离空间光调制器后298.5 mm和337.6 mm处观察所探测到的物体前后两个成像面的立体层析像。实验结果表明:在模拟透镜的焦距为150 mm、计算衍射距离为150 mm的情况下,前后两个成像面在x、y轴方向上的横向放大率分别为(1.1,1.08)和(1.34,1.09),与利用透镜成像公式计算得到的横向放大率(1,1.2)相比,相对误差分别为(10.6%,8%)和(11.7%,8%)。角扩散度分别为2.95°和2.61°,其相对误差分别为2.6%和0.7%,低于5%,基本符合实验原理。实验结果证明了该方法的可行性,为后续开展的三维显示与新的全息技术提供了有效的技术支撑。

线性剪切空间调制快拍成像动态定标技术

空间调制快拍成像测偏技术能通过单次曝光同时获取目标全部斯托克斯参量.针对传统参考光线定标技术不适用动态环境(如温度变化)下偏振信息精确测量的瓶颈问题,本文提出了线性剪切空间调制快拍成像动态定标技术.该技术采用沿着同一方向剪切的两块改进型萨瓦偏光镜作为核心调制器件,两者厚度比为1∶2,通过快拍获取的干涉图和厚度比,可以推演出核心调制器件产生的空间调制相位因子,由此解调出目标全部偏振信息.该技术最显著的优点是测量目标与系统定标同时进行,过程中不需要任何预知参考目标.本文对该技术方案进行了详细的理论分析,并通过数值模拟和搭建实验平台,验证了该方案的可行性;为空间调制快拍成像测偏技术的定标提供了新思路,有力推动其动态环境下工程实际应用进程.

基于空间型调制器的太赫兹波快速成像技术

为解决主流太赫兹成像技术在成像速度、分辨力、清晰度以及制造成本等方面存在相互制约的问题,提出一种基于光控型空间调制器的太赫兹波快速成像技术。这一技术利用新型硅基太赫兹调制材料与数字微镜阵列器件(DMD)的集成,实现了基于单像素太赫兹探测器的快速成像,进一步分析了太赫兹波束分布特性和高斯背景对成像效果的影响,并提出了有效的优化方法。实验结果证实这种新型技术能够显著提高成像分辨力和清晰度。

西光所星载空间调制干涉型超光谱成像仪通过鉴定

据《科学时报》2010年3月17日报道，近期，中国科学院高技术局在北京主持召开了由中国科学院西安光学精密机械研究所承担研制的“HJ-1-A卫星超光谱成像仪”项目鉴定会。鉴定委员会一致认为，该项成果既有理论突破和技术发明，又有集成创新和成功应用，其有力促进了我国光谱成像及相关技术的发展，填补了我国在航天超光谱遥感领域的空白，具有重大意义。

干涉成像光谱仪技术的新发展

综述了成像光谱仪的发展过程以及空间调制干涉成像光谱仪技术的新原理、新技术、新发展。对干涉成像光谱技术的原理进行了论述 ,分析了Sagnac型和偏振型干涉成像光谱仪的分光机理和成像原理。提出了未来光谱仪技术的发展方向。

热管理技术在紫外成像光谱仪热控制中的应用

研究了紫外成像光谱仪热控制的特点,指出采用常规热设计理念对紫外成像光谱仪散热容易造成散热面面积大、主动加热功耗高等问题。基于热管理技术,提出采用统一收集和综合管理仪器热源产生热量的方法来解决紫外成像光谱仪的热控制问题。对紫外成像光谱仪的热设计验证试验表明:低温工况下整机平均温度变化为18～20℃,最大轴向温差变化为1.0～2.4℃;高温工况下整机平均温度变化为18～24.5℃,最大轴向温差变化为1.2～3.3℃;均满足热控指标要求。结果显示:采用热管理技术综合收集和管理热量能够提高能量利用率、有效降低热控系统规模。提出的方法对其它空间光学遥感器的热控制具有一定参考意义。

星载空间调制干涉型超光谱成像仪通过鉴定

近期，中国科学院高技术局在北京主持召开了由中国科学院西安光学精密机械研究所承担研制的“HJ-1-A卫星超光谱成像仪”项目鉴定会。鉴定委员会一致认为，该项成果既有理论突破和技术发明，又有集成创新和成功应用，其有力促进了我国光谱成像及相关技术的发展，填补了我国在航天超光谱遥感领域的空白，具有重大意义。

双强度调制静态傅里叶变换偏振成像光谱系统测量原理及仿真

为了抑制背景噪声,获得高信噪比的纯干涉条纹并实现图像、光谱和全偏振信息的同时测量,提出了一种基于双强度调制的静态傅里叶变换偏振成像光谱技术新方案.系统由前置望远系统、两个相位延迟器构成的偏振来谱调制模块、Wollaston棱镜构成的偏振.分束器、Savart偏光镜和线偏振器构成的干涉糢块以及CCD面阵探测器组成,可在单一探测器上同时获取两幅经过不同强度调制的全偏振干涉图,通过对两幅全偏振干涉图的简单加减运算,便可获得探测目标清晰的纯图像和高信噪比的纯干涉条纹.对该系统的图像和光谱偏振复原过程进行了理论分析和数值摸拟,结果表明该系统可有效分离探测目标的背景图像和干涉图像,实现高精度的光谱复原和全偏振信息的有效提取,具有髙稳定性、高光谱、高灵敏度、高信噪比、信息复原精度高及数据处理复杂度低等优点,为偏振干涉成像光谱技术的发展提供了新思路.