数字微镜器件光谱成像技术进展

数字微镜器件(DMD)作为一种灵活、可编程、可独立寻址的空间光调制器件,广泛地应用于无掩膜光刻、光束整形、全息成像、共焦测量等领域。在光谱成像领域,DMD能够对成像视场进行精细可控的调制,从而代替传统的机械掩膜版和机械扫描结构。综述了近年来DMD在光谱成像领域的研究进展和应用情况,详细论述了基于DMD的编码孔径和推扫式光谱成像系统的光学系统基本结构及工作原理;梳理了基于DMD的光谱成像系统从哈达玛变换光谱成像到推扫式光谱成像的发展脉络;详细介绍了研究人员为克服DMD微镜的衍射以及像面倾斜等像差所做的相关研究工作。最后,总结了基于DMD的光谱成像技术的独特优势,讨论了基于DMD的光谱成像技术未来的发展方向与应用前景。

面向偏振成像的超构表面研究进展

作为一种新型光电探测技术,偏振成像可同时获取场景的空间分布和偏振特征,针对特定应用场景具有优异的材质区分及轮廓辨识能力,广泛应用于目标探测、生命科学、环境监测、三维成像等领域。偏振分光或滤光器件是偏振成像系统的核心元件,然而该类传统器件受限于体积庞大、性能不佳、易受干扰等问题,难以满足高集成、高性能、高可靠性偏振成像系统的要求。超构表面是一种结构单元以亚波长间隔准周期排列而成的二维平面器件,可在不同偏振方向对光场的振幅、相位进行精细操纵。基于超构表面的偏振器件具有体积小、重量轻、维度高等特点,为集成化偏振成像系统提供了新的解决方案。本文针对偏振成像,综述相关超构表面的功能原理、发展脉络和未来趋势,讨论并展望其在成像应用和系统集成方面所面临的挑战与机遇。

基于偏振信息的海面太阳耀光抑制

太阳耀光干扰严重阻碍遥感领域中目标信息的有效提取,为实现复杂海面背景中水下军事目标的全天候全天时监测,针对无人机载平台,提出基于偏振信息的海面太阳耀光抑制方法。利用太阳耀光和目标信息光的偏振特性差异构建光成分解耦分离模型、选择非饱和偏振图像组解算场景全域偏振信息,使用穆勒矩阵形式的太阳耀光归一化反射率求解太阳耀光的偏振态空间分布;提出光源-水下目标-探测器偏振态传输模型以求解目标信息光偏振度,并根据被动水下成像物理模型,利用水体衰减系数对目标信息光偏振度进行修正;最终实现波动水面的反射太阳耀光抑制。实验结果表明:对于户外真实波动水面场景,耀光抑制图像的区域对比度和图像信杂比相较于90°偏振图像分别提升25.3%和78.4%。本文方法可有效增强太阳耀光干扰下的水下目标表征,从而助力我国挺进深蓝、向海而兴。

MEMS法布里-珀罗滤波芯片及其光谱探测应用研究进展

光谱探测技术在未来智能装备中发挥着视觉检测、理化分析和过程控制等智能识别的作用,广泛应用于食品安全、医学诊断、环境监测、防伪鉴别、植物病害抑制、预警侦察等领域。传统光谱探测系统因受限于分光元件而存在体积大、成本高和定制化能力有限等问题。基于微机电系统(MEMS)技术的法布里-珀罗(FP)滤波芯片为微型化、低成本和定制化的光谱探测系统提供了新的解决途径。近三十年来,针对实用化MEMS-FP滤波芯片的研究已取得长足的进展,并已应用于实际的微小型光谱探测系统中,但在芯片制造、器件性能和系统集成方面仍面临诸多要攻克的难题。对MEMS-FP滤波芯片的原理和性能、器件分类、实用化研究进展进行了综述,并分析了目前存在的问题和未来的发展趋势。

基于偏振信息的车窗透反混叠图像解耦研究

随着智慧城市、智慧交通和天网工程的不断发展,复杂城市环境下的车窗透反混叠图像解耦技术成为当前研究的热点,在卡口登记、安全驾驶、逃犯追踪和军事反恐等领域需求迫切。为克服传统成像技术依赖光强信息、易受环境干扰等劣势,基于偏振成像技术建立玻璃透反光传输模型,提出车窗透射信息光和反射干扰光的解耦分离方法,面向室内模拟场景和户外真实场景开展实验研究。结果表明:室内场景下轿车模型和客车模型消反图像的信息熵较原始强度图像分别提升14.3%和9.8%;室外场景真实车辆消反图像因消除包含大量环境信息的反射光成分而使信息熵较原始强度图像下降2.7%;这几类场景消反图像的区域对比度相较原始强度图像分别提升40.1%、117.5%、237.8%。此外,研究图像消反质量与模型几何因素的相关关系,所得结论能对相机摆放高度和车辆停止线划线位置起到指导作用。