航空滤光片阵列多光谱图像条带预处理算法

针对航空滤光片阵列多光谱图像条带重叠率低与条带边缘光谱混叠干扰导致条带有效区域裁剪不精准问题,提出航空滤光片阵列多光谱图像条带预处理算法。通过航空滤光片阵列多光谱图像行像素灰度均值,依次计算条带图像间的灰度极值点;条带图像中间区域行像素灰度均值的最小值与其行像素灰度变化曲线相交位置作为条带截止点,对灰度极值点与条带截止点对应的行方向坐标进行作差,得到条带图像边缘光谱混叠范围;根据各条带图像边缘最大光谱混叠宽度和相邻灰度极值点行方向坐标,依次计算各条带有效区域的顶点坐标,通过图像裁剪得到各单波段条带图像。理论分析与实验结果表明:该方法可以精确提取各条带图像有效区域,且能够最大程度保留重叠区域像素,裁剪后的各条带有效区域像素灰度变化一致,不存在光谱混叠现象。

航空滤光片阵列多光谱图像拼接算法

针对航空滤光片阵列多光谱图像拼接效率较低的问题,提出了航空滤光片阵列多光谱图像拼接算法。首先,对多光谱图像构建条带图像模板,利用平台姿态信息对序列图像及图像模板进行投影变换;其次,利用尺度不变特征变换算法对尺度缩放后的图像提取匹配点并计算图像单应矩阵,通过矩阵补偿得到投影变换后图像的坐标转换矩阵,选择中间序列图像为基准图像,对投影变换后的图像及其模板进行坐标变换;最后,依次提取单波段图像模板得到单波段序列条带图像,通过图像融合得到大区域单波段图像。理论分析与实验结果表明:表明该方法可以有效提高滤光片阵列多光谱图像拼接效率,且具有较高的图像拼接精度。

滤光片阵列型多光谱相机中阵列的设计与形变影响分析

为了限制多光谱相机中滤光片与探测器靶面之间存在的光谱混叠区域的大小,提高像元利用率,详细设计了滤光片阵列.不同于在轨运行时的状态,实际地面实验测试时滤光片阵列承受较大的内外压差,面型发生变化,可能对多光谱相机成像质量造成不良影响.根据有限元分析方法详细分析了滤光片阵列在这种情况下的变形,利用Zernike多项式拟合形变面型附加于Zemax中原滤光片阵列面型上,考察多光谱相机光学系统调制传递函数的变化.结果表明:在内外压差的作用下,系统调制传递函数未出现明显变化,可以忽略滤光片阵列表面变形对多光谱相机光学系统成像质量的影响.

微机构可调谐阵列滤光片的设计与模型分析

提出一种新颖的采用薄膜技术在玻璃基底上构造微机构可调谐二维窄带滤光片阵列的方法。对器件进行了膜系设计及光谱响应模拟。通过器件的电动力学模型分析，设计出器件的形状与尺寸。

超微型阵列滤光分光技术研究γ射线辐射剂量学效应

目的:应用超微型阵列滤光分光技术研究γ射线辐射剂量学效应。方法:分别配制一定浓度的硫酸亚铁、氯化亚铁辐射呈色溶液体系,以γ线进行不同剂量的照射,采集样品应用超微型阵列滤光分光技术测定记录其不同波长吸光度变化,数据处理,绘图分析。结果:显示随着辐射呈色物质浓度及照射剂量的变化,受照射溶液400 nm^900 nm范围内不同波长的透光率值出现了相应规律性变化,其中吸光度(T)与波长的关系均大致呈"S"关系,波长600 nm～700 nm范围透光率迅速增加,而较长和较短波长范围的吸光度变化较为平缓。结论:超微型阵列滤光分光技术可能作为一种新的辐射计量学研究手段。

基于硅微孔阵列自滤光肖特基二极管光探测器的研究

本文以构建自滤光肖特基光探测器为目的,利用Silvaco TCAD三维仿真设计探究微孔陷光结构对光探测器性能影响,通过光刻和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀等微加工工艺,制备硅微孔阵列结构,湿法转移石墨烯电极,构建了硅微孔阵列/石墨烯肖特基二极管。光电特性表征发现,器件具有自滤光、可见光盲的近红外窄带响应,1064 nm为中值波长,且半峰宽为96 nm左右的自滤光窄带近红外响应特性,探测率高达3×10^(12)Jones,响应度达0.39A/W,高于普通plane Si/Gr肖特基二极管光探测器7倍以上。

可见/红外双波段阵列式滤光片设计与制作工艺研究

双波段阵列式滤光片是集成式可见,红外双波段传感器的核心部件,分别采用干涉截止滤光方法和干涉吸收滤光法设计了蓝宝石衬底上红外和可见光波段的滤光膜系,实际测量两个波段的滤光膜的平均透过率均达到90%以上.同时采用光刻、电子束蒸发镀膜和剥离工艺完成了滤光片的制作.

基于滤光片阵列分光的无人机载多光谱相机研制

介绍一款适用于轻小型无人机的多光谱相机。将多个独立的滤光片依次拼接成滤光片阵列在成像探测器前放置由多个滤光片依次排列而成的滤光片阵列,一次曝光得到地物目标分条带区域的分波段图像,通过飞行平台的前向运动获得每个条带区域的多光谱图像。利用平台的前向运动代替了旋转、扫描等机械运动,减轻了相机重量和体积,适用于轻小型无人机平台,由于采用较大的探测器件,能够获得更多的旁向像素数（约4300）和更宽的旁向幅宽。利用研制的多光谱相机,在中国科学院怀来遥感站进行了无人机飞行试验,获取了站区周边的6波段多光谱图像。数据处理结果表明该相机的数据质量能够满足植被指数计算等相关要求。

航空滤光片阵列多光谱图像条带灰度校正算法

针对航空滤光片阵列多光谱图像中存在的条带灰度差异问题,提出条带灰度校正算法。首先,对多光谱图像构建条带图像模板,基于SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)算法提取图像特征点并计算图像间坐标转换矩阵,用于确定条带图像重叠区域;其次,依次计算各条带图像重叠区域像素灰度均值,并以中间图像各条带灰度为基准,依次拟合相邻图像间灰度校正系数;最后,利用投影后的图像模板依次提取序列单波段条带并进行拼接,得到灰度一致的单波段图像。实验结果表明:该方法可以有效解决航空滤光片阵列多光谱图像条带灰度差异,且能够最大限度保持地物光谱信息特征。

航空滤光片阵列多光谱图像条带灰度调整算法

针对航空滤光片阵列多光谱图像中易出现条带灰度不一致问题,提出条带灰度调整算法。利用状态信息对图像进行投影变换,利用SIFT算法提取图像匹配点,计算匹配点坐标差均值作为图像间的平移关系;基于波段图像的重叠区域计算灰度平均值,利用各波段灰度均值比的平均值作为图像灰度调整系数;以中间图像灰度为基准,对图像进行灰度调整,再通过图像裁剪与拼接得到各单波段灰度一致图像。理论分析与实验结果表明:该方法不仅可以有效解决滤光片阵列多光谱图像灰度不一致的问题,而且能够最大限度保持地物光谱信息特征。

滤光片阵列多光谱图像拼接与灰度调整算法

针对滤光片阵列多光谱图像拼接后单波段图像中地物灰度不一致的问题,提出各波段重叠区域灰度均值比的均值统调算法。首先,根据各条带有效区域构建多光谱图像模板,利用平台姿态信息对多光谱图像及图像模板进行投影变换,再利用加速稳健特征算法提取图像匹配点并计算相邻图像间单应性转换矩阵,选择中间序列图像为参考图像,对投影后的图像及其模板进行配准;其次,计算投影后各单波段图像重叠区域灰度平均值比的均值作为图像灰度调整系数,并以参考图像为基准,依次调整配准后图像灰度;最后,利用灰度调整后多光谱图像和配准后图像模板得到各单波段序列图像,通过图像拼接得到灰度一致的大区域单波段图像。结果表明:该方法不仅可以有效解决图像地物灰度不一致的问题,而且能够最大限度保持地物在不同波段下的光谱信息特征。

快刀伺服加工多通道滤光片阵列的间隔层模具

在目标探测识别系统中,采用多通道滤光片可以提高目标与背景的信噪比,从而实现对目标信号的精准探测。基于纳米压印的阵列结构多通道滤光片制造技术,对滤光片间隔层硬模具的表面精度和结构精度具有较高的要求。根据多光谱滤光片的设计结果,基于单点金刚石车床,采用快刀伺服加工方式,实现多通道滤光片间隔层模具的高精度制造。并采用白光干涉检测技术,对模具的表面形貌进行了检测。通过分析表明,对5×5阵列结构的多通道滤光片,其加工结果与设计值吻合良好,横向尺寸精度与纵向尺寸精度均优于5%,完全满足设计要求。该技术为多通道滤光片的大规模、批量化制造提供了技术支持,同时也为非周期阵列光学元件的制造提供一种有效的手段。

基于阵列式多路信号采集的射击训练激光模拟系统

为设计更具实用性的轻武器射击训练激光模拟系统,解决现有系统弹着点坐标信号采集结构存在的不足。基于激光调制技术,提出阵列式多路调制激光信号采集的方法,设计了一种二极管线与方式的信号采集结构,使用横纵两条总线来确定一个弹着点的坐标,旨在实现实时精确报靶的同时降低系统复杂程度。并结合接收芯片的响应阈值使用滤光薄膜控制激光光斑的有效半径,解决普通激光器远距离处光斑过大的问题。

航空滤光片阵列多光谱图像曲面拟合双阈值配准

图像配准过程中,匹配点位置精度是决定图像配准精度的关键。本文针对航空滤光片阵列多光谱图像因各谱段间存在像点位移而使误匹配点剔除比较困难的问题,提出了一种基于匹配点位置差曲面拟合双阈值剔除方法。首先,选取多光谱中间波段图像作为基准图像,利用SIFT算法分别提取基准图像和待配准图像的匹配点;其次,在基准图像匹配点处逐点计算两波段图像匹配点的位置差,构建匹配点Delaunay三角网,利用IDW(反距离加权)算法拟合整幅图像位置差曲面;然后,对位置差曲面进行平滑处理,再分别向上向下平移一定容差范围,构成位置差三维阈值空间;最后,利用位置差三维阈值空间筛选出精确匹配点,并完成图像配准工作。理论分析与实验结果表明:该方法可以有效筛选出航空滤光片阵列多光谱图像高精度匹配点,进而有效提高多光谱图像配准的精度。

目标光源差异对阵列式光谱辐射计测量的影响及紫外杂散辐射修正研究

应对气候变化预测与灾害天气防范等科学难题,空间观测领域提出高精度的光谱辐射度定标需求。阵列式光谱辐射计存在内部结构缺陷和光学元器件不理想等问题,导致杂散辐射,严重影响光谱辐射度测量结果的准确性。测量多种典型阵列式光谱辐射计的杂散辐射特性,考虑外场目标光源与实验室定标光源不一致对杂散辐射修正的影响,分别基于带通滤光片和可调谐激光器研究紫外杂散辐射修正方法。首先,利用不同光谱透过率的带通滤光片,测量可见及红外光谱辐射引起的紫外杂散信号。针对杂散辐射分布特点,建立数学修正模型,实现高效快捷的杂散辐射修正。地基验证场的光谱辐射亮度测量结果修正后,紫外杂散辐射信号显著降低。对于连续分布的宽谱段光源,带通滤光片修正法具有实验简便易行、测试过程高效等优点。然而,实现非连续分布或窄带光源的高精度杂散辐射修正存在困难。为此,建立基于可调谐激光器的杂散辐射测量系统,解决了各个像素点杂散辐射线扩展函数的测量难题。改变可调谐激光器的输出波长,精细化测量各个像素点的杂散辐射线扩展函数,再推导出杂散辐射信号分布函数,通过MATLAB软件将矩阵反演运算,得到各像素点的杂散辐射修正结果,实现杂散辐射的高精度修正。利用不同类型的阵列式光谱辐射计验证了该修正方法,对于非连续分布的窄带光源,测量结果修正后杂散辐射信号降低了一个数量级,并且谱线两边的杂散宽峰显著消除,大幅降低了紫外波段的测量偏差。针对不同光谱分布的光源,建立了两种优势互补的杂散辐射修正方法,有效改善了阵列式光谱辐射计的紫外测量结果偏差,进一步确保我国地球观测数据的准确性和国际等效互认。

钙钛矿滤光片阵列计算重构型光谱探测器设计

光谱探测器是用来分析光线各个波长组分强度的仪器,在基础科研、工业生产和日常生活中应用广泛。常用的基于色散元件的光谱探测器通常有难以进一步优化的尺寸和质量,并且色散元件精密,不能满足微型化、低成本的发展趋势。利用旋涂法制备一系列具备不同可见光吸收特性的Cs_(0.1)MA_(0.9)PbX_(3)(X为Cl、Br、I)钙钛矿薄膜,将其组合成滤光片阵列,结合互补金属氧化物半导体传感器构造计算重构型光谱探测器;针对光谱探测器滤光片阵列响应特点,利用非负Tikhonov正则化约束法对光谱进行重建;最后对设计的光谱探测器进行测试验证。所提光谱探测器在500 nm波长处具备27 nm的分辨率,在可见光范围内实现了一定的光谱分辨能力。

阵列相机多光谱图像采集技术

过去几年里,开展了大量的多光谱图像采集领域的研究工作,但主要采用的是轮盘变换式的多光谱图像采集系统。近来,一种新的多光谱图像采集方法被提出,基于阵列相机延伸范围来形成多个通道,因此引入多光谱阵列相机的概念。本文构造基于阵列相机的多光谱图像采集系统。该阵列相机采用12个大恒DH-HV1300FM型相机,11个镜头装有波长不同的滤光片。本文结合阵列相机多通道数的优势,提出一种光谱反射率重建算法,能够可靠并有效地重建场景的光谱反射率。仿真实验结果验证了该系统的有效性。

基于阵列相机的多光谱成像系统光谱重建算法

针对传统三通道RGB相机在光源光谱已知条件下不能完全恢复物体表面光谱反射率的缺点,本文构造一套多光谱成像阵列相机系统。该阵列相机采用12个大恒DH-HV1300FM型相机,且11个镜头装有波长不同的滤光片。本文结合阵列相机多通道数的优势,提出一种MSIS-GOC(Multi-spectral Imaging System based on Group of Camera)算法,能够可靠并有效地重建场景的光谱反射率。仿真实验结果分析验证了该系统的有效性。

一种八谱段滤光片成像系统设计

针对多光谱滤光片阵列成像采样率低,原始(Raw)数据稀疏所导致的重建图像模糊,高频信息丢失等问题,提出了一种新八谱段滤光片阵列分布方案,利用基于邻域梯度延伸方法对光谱Raw图像进行重建.首先基于二叉树生成法,在重复排列的4×4阵列中设计了一种等空间概率比的八谱段滤光片分布方案;然后针对传感器直接获取的稀疏Raw图像,计算各谱段采样点的梯度信息,在保持图像结构特征和纹理信息的基础上,利用邻域采样点的像素值和梯度值对未采样点进行重建,从而获得完整的光谱图像信息;最后,基于已重建的八谱段光谱图像,采用伪逆矩阵法重构各像素位置的31波段光谱值.结果表明,相对于主流图像重建方法,本文算法提高了重建八谱段光谱图像的峰值信噪比、复合峰值信噪比,降低了光谱均方差,更好地保留了图像的纹理和边缘,有效降低了多光谱滤光片阵列成像中的颜色伪影和图像模糊等现象.

利用滤光膜和反光作用的新型农光互补方阵原理与建模分析

农光互补作为将光伏发电与农业生产有机结合的新能源应用形式,具有重要的生态效益和经济收益潜力,但因难以解决光伏组件和农作物采光分配的问题而推广不力。设计一种新型农光互补方阵,在光伏组件表面镀制由11层SiO;膜和11层TiO;膜组成的滤光多层膜,将农作物光合作用所需的红光和蓝光分离出来,通过方阵倾角的实时调整构成的反射光路照射到地面上,而其他波段的光则透过滤光膜,照射太阳能电池,进行光伏发电。设计该方阵的组件排布形式和阵列间距,使用PVsyst软件建模,计算方阵的发电量和阵列间地面光照,计算结果表明其发电量虽然低于常规固定倾角方阵,但阵列间地面光照增加27.26%,有助于提高农作物的产量,从而提高农光互补项目的综合效益。