大斜视成像的目标谱分析及成像算法

雷达成像应用中会面临大斜视成像问题。大斜视情况下,目标回波信号谱在谱域中发生偏移,造成在有限的谱支持域中发生翻折和混叠,使得图像不能准确聚焦。通过斜视角计算偏移量,可恢复实际目标谱,进而采用距离徙动算法实现成像。该文通过分析大斜视下的信号谱及目标谱特性,详细说明了采样率和混叠的关系,并确定了距离徙动算法中的插值格点,减少了不必要的插值运算和插值误差,提升了成像处理效率。由于采用了谱域处理方法,未对距离方程进行近似,因此适用于处理远场与近场成像问题。仿真分析表明:文中所述处理方法可以有效完成近场大斜视情况下的精确聚焦成像,算法适用性广,且可实现快速处理。     

紧凑双光路单像素成像系统（特邀）

不同于使用阵列探测器的常规数码相机,单像素相机使用不具空间分辨能力的单像素探测器对目标进行成像。由于其工作波长覆盖广、灵敏度高,单像素相机在特殊波段和弱光照明等特殊场景中较普通相机更有优势,在遥感探测、显微成像、军事侦察等领域得到广泛应用。提出一种紧凑型单像素成像系统,该系统利用数字微镜阵列的工作特性形成了对称的折叠双光路以快速完成差分测量。紧凑的结构降低了相机系统的体积,使系统可采用标准尼康镜头作为成像透镜。系统具有双光路差分成像、双光路平均降噪、宽谱波段成像、双光路交替采样等多种模式,并且可根据场景对重建图像信噪比、实时帧率、成像波段的不同需求切换应用模式。基于系统样机的实验结果表明其能实现预期的功能、达到相应的性能。紧凑型单像素成像系统的提出是一次较成功的单像素成像工程化尝试,为单像素成像技术后续的实际应用奠定了较好的技术和工程基础。     

基于空谱分解的时间反演时域成像

提出了基于空谱分解的时间反演时域成像新方法.通过天线阵列的一次测量,获取散射场数据、建立空谱多态响应矩阵.奇异值分解矩阵求取与具体目标相对应的左奇异矢量,与超宽带信号结合合成相干的时间反演后向传输信号,实现了目标的选择性聚焦.该方法能实现置于均匀媒质或随机媒质中的多个运动目标的聚焦成像,具有较好的实时性及较强的成像能力.     

机载光电成像系统的像晴淅度函数的研究

通过对数字图像功率谱的分析，建立了一种图像清晰度评价方法。该评价方法利用了任意图像的功率谱不变性，从而可以对任意图像进行清晰度评价。该方法结合了人眼的视觉特性，从而使评价结果更加符合人眼的主观感受。该评价函数的优点在于可实现对成像质量的动态评价，为进一步建立自适应光电成像系统奠定了基础。     

湍流尺度对大气成像系统分辨率的影响

运用湍流大气的Andrews折射率谱近似模型从理论上分析了大气成像系统的光学传递函数并研究了有限湍流尺度 (湍流内、外尺度 )对湍流大气中成像系统光学分辨率的影响。结果表明应该考虑湍流尺度对大气系统成像的作用。采用近似Andrews折射率谱模型所得结果与采用纯指数谱计算结果有明显差别。     

一种改进型的红外三反射镜探测成像系统

长焦距、多谱段、轻量化成像系统具有分辨率高、轻小型等优点,是目前成像系统设计的一个重要研究方向。针对制冷型红外同轴三反射结构中心遮拦大的不足,提出了一种改进型的同轴三反射镜成像系统,在系统三镜后加平面反射镜,将系统光线进行折转,利用三个反射镜的二次曲面系数校正轴外像差,给出了具体的设计思路及考虑问题,并给出了一个焦距f=400mm,F/#为4,全视场角为1.72°的设计实例。设计结果表明,系统成像质量接近衍射极限。     

基于空间谱域填充的MIMO雷达成像研究

 雷达成像需要获得目标空间谱域一定范围和密度的采样以重建目标图像,目标空间谱域的填充方式与雷达成像的质量有直接关系.论文首先阐述了MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达收发信号模型的空间卷积效应,基于电磁逆散射原理,推导出一种MIMO雷达成像方法,详细论述了成像性能与空间谱域填充的关系.讨论了收/发阵列配置对空间谱域填充的影响,得到阵列排布的基本准则,最后对成像算法的有效性和理论分析结果进行仿真验证.     

宽光谱可见-短波红外成像光学系统设计

针对目前的红外成像光学系统在机器视觉工业检测领域难以同时实现成像质量好和结构紧凑设计的问题,提出了一种宽光谱可见-短波红外成像光学系统的设计方法。运用光学设计软件ZEMAX设计了一种适用于可见光和短波红外的红外成像光学系统。该系统由7组10片透镜组成,利用多组双胶合透镜来消色差,在第15个面使用非球面提高成像质量,最后对系统的成像质量进行研究。设计结果表明：该系统的的工作波长为0.4～1.7μm,全长为79.6 mm,F数为2.8,焦距为25.7 mm,畸变小于1.4%,调制传递函数值在奈奎斯特频率100 lp/mm处均大于0.4,接近衍射极限,成像质量良好。该系统可以对光滑表面的装配件进行缺陷检测,具有结构简单、易于加工装调的优点,有助于高效地完成机器视觉检测。     

分布式无源雷达成像及其空间谱特性分析

针对随机分布辐射源、分布式接收雷达以及目标构成的三维空间构型,推导了基于单频辐射信号的一次快拍成像公式,提出了球坐标系统下的分布式无源雷达成像方法,并在空间谱域探讨了成像分辨率特性及其影响因素。以GPS辐射源为例仿真验证了文中成像方法的有效性,并根据空间谱填充效果对比,分析了收发空间构型和数目等因素对成像的影响,为探索利用GPS等分布式非合作辐射源实现无源成像提供了一条可能的途径。     

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统设计

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别,但由于深空探测目标温度很低,为了抑制光谱仪自身噪声,提高分辨率,需要红外谱段工作在几十K的低温环境下,这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星、彗星探测的可见/红外成像光谱仪(VIRTIS)制冷技术的基础上,对宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统进行了设计与仿真分析,仿真结果显示M和H探测器部件温度梯度非常小,约为410-2 K;探测器工作温度70 K;M和H部件壳体温度为1301 K;框架温度为2001 K,符合制冷系统设计要求。研究成果对在深空探测领域具有通用性的低温高光谱成像系统中制冷系统的研制具有一定的指导意义。     

利用多项式拟合和MATLAB估算红外成像系统的归一化噪声功率谱

归一化噪声功率谱是一个出现在红外成像系统信噪比定义公式中的函数,文献中一般少有提及如何求解或获得该函数的具体表达式.介绍了一种估算红外成像系统归一化噪声功率谱函数的实用方法.该方法基于数值逼近原理,可通过多项式拟合函数和MATLAB来实现,具有简单、易用的特点.     

多站雷达成像系统成像特性分析

从物体散射场对应的傅里叶空间出发，提出基于空间谱域分布的成像系统定性评价体系。运用该体系对探地雷达、合成孔径雷达多站雷达系统进行成像分析，并根据空间谱域分布结果给出了相关雷达的数据采集优化方案。有关工作的推广将为多基地雷达系统和星载雷达的编队飞行方案提供理论基础和指南。     

磁共振截断频谱信号重建的奇异谱分析法

本文提出一种消除磁共振（ＭＲ）图像截断伪影的新方法。在我们的方法中，把任何信号频谱表示为信号奇异点为参量的频谱函数的加权和，奇异点和加权系数从截断频谱数据中提取，从而准确恢复ＭＲ截断频谱的高频分量，达到ＭＲ消除截断伪影之目的。实际和模拟结果都表明这种方法效果高于现有方法。     

铁纳米线填充碳纳米管材料的制备与结构分析

本文系统介绍了金属填充碳纳米管的化学气相沉积制备与电子显微学研究。填充金属的形状可控、物相可调。能量损失谱、高分辨成像与微衍射等分析表明：碳管内部填充物完全转变为体心立方的单质铁,铁纳米线与碳管具有一定的取向关系。电子显微学研究支持底部生长机制通过在化学气相沉积过程中控制铁/碳管纳米复合材料的几何形状与结晶程度可以有效地改变其电磁性能。     

机载光电成像系统的像清晰度函数的研究

通过对数字图像功率谱的分析，建立了一种图像清晰度评价方法。该评价方法利用了任意图像的功率谱不变性，从而可以对任意图像进行清晰度评价。该方法结合了人眼的视觉特性，从而使评价结果更加符合人眼的主观感受。该评价函数的优点在于可实现对成像质量的动态评价，为进一步建立自适应光电成像系统奠定了基础。     

基于多模光纤的光谱分析、射频谱感知及成像技术研究进展

随着信息领域的高速发展,人们对信息感知和处理技术的需求愈加多样,为满足功能需要,同时降低系统成本和复杂度,多功能一体化信息感知处理技术在民用及国防领域愈显重要。多模光纤作为一种能够同时传输多种模式光信号的光纤,早期主要用于短距离光通信领域。近年来,随着研究人员对其复杂物理特性研究的深入,多模光纤由于其宽带、无源、易于制造、低成本、便携等优势,在测量、光计算和图像传输等领域的应用也越来越广泛。本文从技术背景和原理等多个方面梳理了多模光纤在光谱分析、射频谱感知和成像技术三个方面应用的研究现状,阐述了其相对于传统方法的优势,并且指出了多模光纤面向这些特殊领域及一体化应用所面临的挑战及未来发展的趋势。      

应用图像方向和宽度谱检测机场跑道

为有效解决成像制导中的机场跑道检测问题,提出了一种基于方向和宽度谱分析的处理方法.首先归纳了机场跑道形态和灰度特性,进而根据局部灰度特征进行跑道区域预分割,然后以Sobel算子提取边缘信息,再利用局部PCA计算边缘方向,并对各方向值出现频次进行累积,形成方向谱.通过分析方向谱的显著峰信息得到跑道的主方向,在此基础上,确定正交宽度谱的扫描计算模式.结合宽度谱显著峰信息的分析和跑道主方向进行跑道区域的指示和几何宽度值的计算.对机场跑道图像的处理结果显示,文中方法具有较高的检测精度,同时对跑道形状畸变显示出良好的鲁棒性.     

磁共振截断频谱信号重建的奇异谱分析法

本文提出一种消除磁共振(MR)图像截断伪影的新方法。在我们的方法中,把任何信号频谱表示为由信号奇异点为参量的频谱函数的加权和,奇异点和加权系数从截断频谱数据中提取,从而准确恢复MR截断频谱的高频分量,达到MR消除截断伪影之目的。实际和模拟结果都表明这种方法效果高于现有方法。     

激光云粒子成像探测仪研制

为了研究云粒子微观特性, 采用激光成像技术、高斯光束匀化处理技术、高分辨率阵列探测器以及图像抽帧还原算法, 研制出激光云粒子成像仪。通过地面模拟测量及实际飞行试验, 对仪器性能进行了测试。结果表明, 研制仪器可实现对25 μm~1550 μm云粒子的成像, 分辨率为25 μm, 粒径测量误差小于9.5%;实测的冰晶粒子形态符合云粒子自然分布规律, 粒子尺度谱符合指数分布, 决定系数在0.58~0.97之间。该研制仪器可为云降水微物理研究提供基础观测数据。     

超宽带虚拟孔径雷达非正交旁瓣抑制方法

在超宽带雷达成像中,雷达图像存在非正交旁瓣,影响图像质量。该文通过分析虚拟孔径成像的空间谱支撑区分布与点扩展函数的关系,提出一种基于虚拟子孔径的雷达图像非正交旁瓣抑制方法。该方法通过分离主瓣和旁瓣,在保持分辨率的同时有效抑制旁瓣,仿真数据处理结果验证了该文方法的有效性。