压缩光谱成像空间编码的调制效应

空间光调制过程是空间编码压缩光谱成像方法中影响光谱成像数据保真度的重要环节。为拓展现有压缩光谱成像空间光调制的编码种类,揭示其与成像数据保真度的关联规律,针对压缩光谱成像中的编码调制效应展开研究。基于成像系统物理模型,拓展现有二值化编码振幅调制方法,开展非二值化连续型编码振幅调制研究,进而验证相位型调制方法的施用方法,以全波段图像均方根差作为评价成像数据保真度的参数,量化各类编码调制方法与成像数据保真度的关联。构建具有特定空间特征和谱线特征的仿真场景,实施压缩光谱成像仿真实验,比对六类空间编码调制效应下的成像效果,验证非二值化振幅编码调制的施用可行性及相位型空间光调制对提高此类成像方法数据保真度的有效性。     

分离物体三维测量的彩色结构光编码新方法

提出了一种结合颜色、格雷码和正弦光栅的编码新方法,用于测量空间分离物体的三维面形。该彩色格雷码正弦条纹图案表现为用颜色信息编码的正弦条纹图案,利用此条纹图案来记录物体的三维面形数据。首先投射一幅彩色格雷码正弦条纹来调制被测物体的三维信息,摄像机拍得物体表面的变形条纹图,然后应用傅里叶变换方法获取截断相位,根据编码特征进行解码来指导截断相位的展开,获得展开相位,进而恢复出物体的三维面形。该方法编码稳定,解码方法可靠,只需要拍摄一幅图,就可以较好地重建空间分离物体的三维面形。空间分离物体的实验结果以及与基于调制度排序的截断相位二维空间展开结果的对比,均证明了该方法的正确性和可行性。     

任意三维表面微型光器件的灰度光刻技术

使用传统的微加工技术,如各向异性或各向同性干刻蚀、湿刻蚀只能加工有限形貌的表面,为了克服这一缺点,发展了多层掩模技术、激光三维立体光刻、电子束直接写入技术等许多三维微加工技术。灰度光刻最被看好,它通过灰度掩模把加工光束能量密度分布调制成不同的形状,对光刻胶进行曝光,微型器件一次成形,不需要移动掩模或移动加工晶片,也不需要对光刻胶进行热处理,只需要对掩模版进行一定的编码和标准的光刻设备,容易和其他IC工艺相兼容,实现系统芯片结构的制作。本文分析了它的物理机制、掩模类型、编码过程、约束条件和优化方法。     

采用光学处理方法的被动太赫兹波综合孔径成像

综合孔径技术对于提高被动太赫(THz)成像系统的分辨率、减小系统体积有着重要的意义.研究了一种基于电光调制和空间光干涉成像的THz综合孔径成像技术.在该成像方法中,天线阵列接收目标辐射的THz信号,通过混频和电光调制将信号振幅和相位信息加栽到激光载波上,由光纤传输该激光信号并在光纤末端形成天线缩比阵列结构,最终利用光纤阵列输出光束的空间互相干在透镜焦平面上获得目标成像.分析了该成像方法的原理,以及成像中的信号变换与光学干涉处理的关键技术,并利用0.5 THz超导体一绝缘体一超导体(SIS)接收机进行了电光调制和干涉实验.结果表明:该方法能够应用于被动THz综合孔径成像.     

压缩感知理论在频率步进探地雷达偏移成像中的应用

该文针对频率步进探地雷达的具体工作过程,利用目标成像空间的稀疏性提出了一种基于压缩感知理论的频率步进探地雷达偏移成像算法,成像过程中首先采用杂波抑制方法在频率域去除直达波,同时利用交叉验证算法来估计成像过程中的正则化参数,最后基于稀疏约束最优化方法实现对地下目标成像,仿真和实验数据表明了该算法的可行性和有效性。     

太赫兹单像素成像及其动态掩模材料的研究进展

太赫兹成像技术在安全检查、医学成像等领域展现出了巨大的应用潜力。相比传统的机械扫描成像和焦平面阵列成像，单像素成像具有系统简单、成像速度快及成本低等优势。其可结合空间光调制技术，运用关联算法重构出目标的二维太赫兹空间信息。从太赫兹单像素成像的基本概念和发展历程出发，着重分析了单像素成像中编码掩模的原理、材料、发展应用及可能面临的挑战。     

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

关联成像是一种通过单像素探测器以成像时间换取空间分辨率的新颖成像方案,然而,其存在重建质量低、数据采集时间长的问题。Hadamard编码调制计算关联成像能够实现高效率的成像,显著提高了关联成像方案的适用性,但是其独特的图像噪声集中现象是影响其实用化亟待解决的难题。通过分析Hadamard矩阵作为测量矩阵计算关联成像重建结果的噪声特点,基于图像分割理论,提出了一种利用阈值处理和形态学图像增强的Hadamard编码调制关联成像噪声压制方案,并通过实验验证了该方案的可行性,获得接近8 dB的光学图像增强。该方案对二值图像和灰度图像都有比较好的效果,其工作促进了关联成像技术的实用化。     

低信噪比下频率编码信号参数估计

针对低信噪比条件下,频率编码信号的瞬时频率估计容易受噪声影响的问题,提出了将自适应阈值消噪技术与小波变换结合起来的新方法。首先利用连续小波变换计算信号的小波谱,然后对小波谱进行自适应阈值消噪处理,进而提取小波谱脊线,得到频率编码信号的脉内调制信息。计算机仿真结果验证了该方法的可行性。     

基于半导体等离子体频率光学调控的太赫兹波调制系统

介绍了一种太赫兹波光学调制系统,该系统首先通过刀片与半导体之间的狭缝实现太赫兹波和太赫兹表面等离子体波之间的耦合,然后通过改变照射到本征半导体表面的光强用以调控半导体表面的等离子体频率,使得半导体表面的等离子体频率在有光照和无光照条件下分别大于和小于其上传输的太赫兹表面等离子体波的频率,从而实现对在半导体表面传输的太赫兹表面等离子体波以及由其耦合出的太赫兹波的强度调控。该调制方法与传统方法相比具有调控频带宽、速度快、成本低、常温工作等优点,可用于太赫兹波通讯。仿真和实验结果进一步验证了该调制系统应用的可行性。     

基于微球调制光场的超分辨成像及荧光增强

微球可实现光场的调制，能够将入射光束聚焦于微球背面一个极窄区域，使得出射光束半峰全宽小于光学衍射极限，且聚焦强度远远高于入射光场强度。此外，微球具有高数值孔径特性，能够提高探测信号的收集效率。基于所述优势，微球为实现光学超分辨成像以及荧光增强提供了新思路和实现途径。相比传统技术，基于光学微球的超分辨成像及荧光增强技术更简便、更直接且易于实现，其成像及增强效果均可媲美传统超分辨技术与荧光增强技术，在生物成像及医学检测方面，具有重要的研究价值和应用前景。近年来，关于微球调制光场实现荧光增强的研究取得了较大发展，但与之相关的综述论文仍较少。系统总结阐述微球增强荧光发光以及微球调制光场技术，对于该领域的未来研究发展极为重要。首先介绍基于微球的光学超分辨成像，包括明场超分辨成像和荧光超分辨成像；然后阐述基于微球的荧光增强研究，包括现象研究、机制探索以及影响因素讨论等；最后，总结微球超分辨成像及荧光增强进展和技术应用，分析并展望该技术领域的未来发展挑战和趋势。     

用于光刻装置的多光栅标记对准系统

提出了一种用于光刻装置的Si片-工件台对准系统。该对准系统采用多光栅对准标记,标记的每个方向有序排列着四个子光栅。对准时,单波长对准光束照射在标记上,各级衍射光以不同的衍射角反射出。通过空间滤波器,零级和高级衍射光被滤除,而±1级衍射光被保留并相干涉成像在参考光栅的表面。两个较大周期子光栅的对准信号用于对准标记的捕获和粗对准,两个较小周期子光栅的对准信号用于获得粗对准基础上的精确对准。由于该对准系统无须采用楔板组,与ATHENA对准技术相比,降低了制造成本,提高了工程的可实现性。     

基于背景抑制的星空图像目标运动轨迹提取

研究了空间观测CCD图像弱小目标检测与运动轨迹提取技术,介绍了一种基于背景抑制的多目标检测与运动轨迹提取方法。首先,对图像进行阈值处理,滤除图像的背景灰度和噪声;然后生成基于序列图像叠加与形态学变换相结合的背景掩模图像,对序列图像进行屏蔽处理,得到运动目标图像;对目标图像进行交叉投影算法确定目标区域,并进一步精确确定目标质心,进而提取目标的运动轨迹。实验证明所提出的算法不仅能够有效检测星空序列图像中的多个弱信号小目标,而且具有较强的实时性。     

光纤荧光式测水中矿物油浓度

石油污染已经成为我国水域环境的主要问题之一,为了掌握石油污染的动态变化趋势,需实时在线测量水中石油浓度。从荧光测量的基本原理出发,研究了水中矿物油荧光检测机理、用荧光法和全光纤传感技术实现石油浓度测量的可行性,建立了水中油浓度的测算模型,确定了其荧光检测的最佳激发波长和荧光波长范围,根据得到的荧光特性设计了荧光激发、吸收和传输的光学系统。选用氙灯作为激发光源,设计了相应的检测系统及放大电路,通过以单片机为控制核心的高速数据采集电路实现了信号的采集转换,最后将数据输入计算机,处理得到了相应的石油荧光光谱。该方法可广泛应用于水中油检测方面。     

基于Deeplabv3网络的飞机目标微动信号分离

针对空中飞机目标的微多普勒效应提出一种基于时频图与深度神经网络分离直升机、螺旋桨和喷气式三类飞机旋转部件和机身的方法。本文从飞机目标时频图像素差异着手,根据深度学习语义分割网络提取飞机目标时频掩膜图,将掩膜图与飞机目标多分量时频矩阵进行乘法拟合,实现三类飞机目标多分量信号分离。通过建立的仿真数据集进行多组实验,结果表明对飞机目标多分量信号,深度学习语义分割网络提取时频掩膜的方法能够很好地分离机身和旋转部件信号,并起到抑制杂波的效果。     

半主动寻的激光制导系统的干涉编码方法

提出一种半主动寻的激光制导干涉编码方法,在传统时序编码基础上加入多子光束相干发射系统产生的空间干涉图样,形成时空域相融合的编码信号。设计一种多子光束相干发射系统,依据子光束良好的空间相干性进行空间构图,形成编码可控的空间干涉图样。计算结果表明:当参数K值（子光束对角线之比）在2.5~3.5之间时,干涉图样明暗相间程度最为明显,干涉图样最为纯净;当子光束相干发射系统中分束镜的位置偏移小于0.1（为激光波长）,角度偏离小于0.10（0为光束发散角）时,发射系统机械振动对制导系统的影响可忽略不计。     

双基地MIMO雷达发射波束形成与多目标定位

针对双基地多输入多输出(MIMO)雷达目标定位问题,首先提出一种子波束合成(SBS)算法进行发射波束形成,在此基础上提出一种基于并行因子分解(PFD)的多目标定位算法。SBS算法通过对多个发射信号分别加权形成子波束,在空间叠加使发射能量聚焦在感兴趣空域,提高了接收端信噪比。基于PFD的定位算法根据匹配滤波输出的代数结构,利用迭代算法和角度恢复算法估计目标发射角(DOD)和接收角(DOA),且能自动配对,同时避免了二维谱峰搜索、协方差矩阵估计和多次特征分解造成累积误差。结合以上两种算法可有效提高目标定位精度。仿真结果证明了所提算法的有效性和优越性。     

基于入站干信比差值的干扰源定位方法研究

提出了一种基于入站干信比差值的干扰源定位方法并进行了相关论证分析,该方法适用于单颗卫星具有多个同频转发器且上行分波束覆盖服务区的卫星系统,并具有定位时间短等优点;针对先验数据较少的情况,设计了曲线拟合法实现定位,给出的实验数据证明了该方法的有效性。     

基于方向选择性机制的图像背景杂波建模方法

受视觉系统方向选择性机制启发,提出了种新的图像杂波建模方法,并将其应用于成像系统目标获取性能评估中。首先,利用像素的梯度方向模拟视觉系统局部感受野中神经元的响应方向,通过比较中心像素与邻域像素之间的梯度方向相似性模拟神经元“兴奋”与“抑制”响应之间的关系,设计了一种方向选择性视觉模式。其次,考虑到人眼视觉系统对亮度对比度敏感,将亮度对比度作为权重因子对视觉模式直方图加权,在加权直方图空间中对背景杂波建模。最后,推导了背景杂波与目标获取性能之间的关系,建立了光电成像系统目标获取性能评估模型。利用公开数据集对模型进行了验证,实验结果表明,提出的方法所评估的目标获取性能与外场实际目标获取性能具有较高的一致性,而且在均方根误差、相关性方面优于现有的性能评估方法。     

小型彩色显示管荫罩曲面设计

介绍一种简单而实用的荫罩曲面的计算方法。首先根据荫罩组件在彩色显示管中的工作原理,提出荫罩曲面计算的经验公式,然后对该公式求导,得出荫罩曲面的修正公式,从而完成对荫罩曲面的设计。     

Diagnostics of the efficiency of surface plasmon-polariton excitation by quantum dots via polarization measurements of the output radiation

It is demonstrated that the efficiency of surface plasmon-polariton excitation at a metal-semiconductor interface by active quantum dots can be determined from measurements of the polarization characteristics of the output radiation. Experimentally, the proposed diagnostic method is based on finding the ratio of the intensities of the output radiation with polarizations orthogonal and parallel to the nanoheterostructure plane for two different distances between the quantum-dot layer and the metal-semiconductor interface. These data are then used to obtain the unknown parameters in the proposed mathematical model which makes it possible to calculate the rate of surface plasmon-polariton excitation by active quantum dots. As a result, this rate can be determined without complicated expensive equipment for fast time-resolved measurements.