弹光调制干涉图的预处理及相位校正方法

弹光调制傅里叶变换干涉信号是高速、连续非线性变化。为了实现等时间采样干涉信号的准确光谱重建,有必要对弹光调制干涉信号的预处理技术和相位校正方法进行研究。为了从连续的干涉数据中获取一幅完整的干涉图,文中利用干涉图零光程差点的幅值最大特性,获取一幅完整的干涉图。同时,为了克服干涉图的非对称性,提出将改进的Mertz相位校正方法与非均匀快速傅里叶变换算法（NUFFT）相结合,提高重建光谱的速度和准确度。在实验中,通过仿真产生300 K红外黑体的非对称弹光调制干涉图,采用该数据处理方法提高了重建光谱的精度,并以大气窗口为被测对象,比较准确地重建了大气光谱曲线,实现了气体成分的定性分析。     

激光干涉条纹辅助FTS干涉图数据采样

分析了傅里叶变换光谱仪测量对参考光源的要求,介绍了所研制傅里叶变换光谱仪的光学系统。应用电子学自动增益锁相环倍频技术处理稳频激光干涉图信号,获得了用于干涉图采样的外触发控制信号。选择锁相环８倍频处理实现了电子学信号模拟测量,并且实际测量了Ｈｅ－Ｎｅ激光管６３２．８ｎｍ波长的光谱。该电子学及光学辅助采样系统可以用于测量可见、紫外－真空紫外波段光源光谱。     

傅里叶变换光谱仪中干涉信号的畸变

简要论述了傅里叶变换光谱仪的测量原理,详细说明了几种产生干涉信号畸变的原因,分析了它们在干涉图上的具体表现,并在计算机上仿真得到相应的畸变干涉信号.另一方面,利用一台自行研制的环境适应性相当好的傅里叶变换光谱仪,观察到了与前面所论述的畸变相接近的干涉图,从而验证了分析结论的正确性.由此可见,自行研制的傅里叶变换光谱仪尽管方案正确、性能优越,但还需要在许多方面作相应的改进.     

基于Forman法对遥感干涉图像进行相位校正的改进

相位误差的校正是傅立叶变换光谱仪器计算处理中的重要环节,Forman法是常用的校正方法之一.针对Forman法运算量大、实时性差的缺点,提出了对它的计算过程进行改进的方法.在分析Forman相位校正算法的基本原理和运算流程的基础上,充分运用傅立叶变换和卷积的性质,简化了计算过程,有效的提高了计算效率.重点研究了算法改进的方法和途径,并给出了其流程.最后,估计了改进前后方法的运算量和处理时间的对比.     

红外傅里叶光谱仪的干涉图模型研究及应用

介绍了红外傅里叶光谱仪干涉图的获 取原理和过程。基于MATLAB软件,首次采用将数值积分技术结合 离散傅里叶变换的方法对干涉图特性进行了建模和计算,得到了不 同温度黑体辐射所对应的干涉图,并对其直流偏置、最 大值以及相对最小值等特征进行了分析。定量给出了相对最小值与直流偏 置之间的线性关系,并从试验数据上对其进行了验证。在国内首次 从干涉图特性的角度分析了大气垂直探测仪系统的背景噪 声。然后对通过在CTIA型读出电路中引入减法电路来提高动态范围的 方法进行了可行性分析。结果表明,该方法并不具有可行性。     

傅里叶变换光谱仪探测器非线性的影响及其校正方法

针对傅里叶变换光谱仪探测器引起的非线性进行研究,阐述了非线性的产生、分析了非线性对光谱的影响以及介绍了两种校正二次项非线性的方法:卷积法和迭代法。并采用这两种方法对干涉图进行二次非线性校正,然后在卷积法与迭代法的基础上提出一种更适用于实际数据的新方法。最后采用这三种方法对模拟数据以及实际采集数据分别进行非线性校正,实验数据说明校正后非线性能得到抑制。并且通过对比发现,新的校正方法有较好的精度及更快的速度。     

基于样本匹配的干涉图延拓技术研究

用二维快速傅里叶变换（2D FFT）方法处理干涉图时,由于该算法只能处理数字化的离散数据,且要求采样的数据序列长度必须是2的n次方,则数据分布区域必须是矩形区域,而一般干涉图的数据范围是圆形域,因此必须设法将圆形区域干涉图扩展延拓成矩形区域。提出了一种基于样本匹配的干涉图延拓的原理和方法,利用该方法对一幅实际干涉图进行了空域延拓,取得了满意的结果。结果表明,该原理方法具有较高的处理精度,为波面相位复原奠定了基础。     

基于干涉图分析的大气污染气体探测

为使被动傅里叶变换红外光谱仪能在移动状态下进行大气污染气体的探测,研究了一种对干涉图进行滤波的信号处理算法.该算法通过选择合适的传统滤波器除去干涉图上多余的信息而保留与目标探测气体的特征峰有关的信息,达到识别的效果.结果表明利用该算法对干涉图进行处理可有效地识别污染气体.由于该算法不需要获得背景光谱,从而实现被动傅里叶变换红外光谱仪在移动状态下进行污染气体的探测.     

基于短时傅里叶变换的干涉相位解缠方法

提出了一种基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图解缠方法.该方法首先将干涉相位数据转变成指数,利用二维短时傅里叶变换进行处理,设置阈值,进行二维短时傅里叶逆变换;最后,求取复数相位,获得滤波后干涉相位,达到降低噪声和清除残差点的目的,并利用改进的Itoh方法对滤波后的相位进行相位解缠.仿真和实测数据处理结果验证了该方法的有效性,且与其他方法相比具有较高的精度.     

基于空间载波条纹图的相位提取方法研究进展

介绍了几种基于空间载波条纹图的相位提取方法,包括正弦拟合法、卷积法、傅里叶变换法和小波变换法,并对这些方法进行了综合比较.重点讨论了对傅里叶变换法的精度限制因素,并总结了对其改进的各种途径.     

一种还原图像的新方法

针对常用的用离散傅里叶逆变换把图像的频谱还原出图像的计算机图像处理时,离散傅里叶逆变换又要调用离散傅里叶变换的问题,提出了一种还原图像的新方法,称为“二次傅里叶变换”法。该方法用了两次离散傅里叶变换和频谱的原点向中心移动,该方法和常用的方法相比速度会更快些。并且通过计算机图像处理进行验证,验证结果表明该方法是完全可行的。     

基于解析图像的小波变换光学载频干涉全息图相位重建方法

将解析图像和实数小波变换(WT)相结合应用到光学载频全息图分析中。首先对载频全息图进行希尔伯特变换构造解析图像,然后对解析图像进行WT,提取小波脊处对应的WT系数的相位信息即可得到载频全息图的相位信息。由于母小波优秀的空域局部化能力,使得因全息图边缘不连续引入的误差被限制在局部区域。同时,由于不需要人工滤波操作,所提方法一定程度上解决了载频全息图的频谱混叠问题。给出了严格的理论公式推导、计算机模拟和实验验证。     

Improvement of nonlinearity and extension of wavelength region using tandem (PV+PC) type HgCdTe detector (Dual-MCT) in FTIR spectrometer

A tandem (PV+PC) type HgCdTe detector (Dual-MCT) was fabricated to improve the nonlinear detector response and extend the wavelength region in Fourier transform infrared spectrometer. The backside-illuminated narrow band PV-MCT detector was arranged at the upper part of the hybrid device. A grid or a circular pattem electrode was formed on the active area to transmit the longer wavelength light than cutoff. The appropriate reverse bias was applied to the detector to obtain better linearity. The PC-MCT detector with a longer cutoff wavelength of middle band or wide band was arranged at the down part of the device to receive the transmitted light through the PV-MCT. The interferogram signals with better linearity from both detectors were combined after the phase matched preamplifier and Fourier transformed to a spectrum. The calibration curves evaluated with the absorption peaks at wavenumbers of 2025 and 972 cm⁻¹ of n-hexane showed that the Dual-MCT had excellent linearity and wider wavelength coverage.     

图像边缘检测算法研究

图像边缘是一种重要的视觉信息,是图像最基本的特征之一。所谓边缘是指图像中周围象素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些象素的集合。首先介绍和分析了常规的边缘检测算法,包括基于梯度的边缘检测和检测二阶导数的零交叉点,同时进一步介绍了基于小波变换的多尺度边缘检测,同时分析了该方法的性能和特点。     

小波谱及其在线性调频信号检测中的应用

在前人工作的基础上,选用了高斯线调频小波作为基函数,研究了信号的小波谱,给出了小波谱在时间域及频率域的平滑谱并与傅里叶谱进行了比较.线性调频信号的检测与参数估计是一个广泛受到关注的问题,分析了线调频信号的小波变换,并提出了基于小波谱的线性调频信号检测的算法.     

一种低功耗2DDFT芯片的前端设计与验证

本文基于Nangate45nmCMOS开放工艺库,设计了一种适用于数字图像处理的二维离散傅里叶变换（2-DimensionalDiscreteFourierTransform,2DDFT）芯片,并对其进行了前端验证．该芯片采用时域抽取法基-2快速傅里叶算法（Radix-2FastFourierTransform）以及优化的流水线结构,使得设计难度大大降低,处理速度得到较大提升．功能验证和逻辑综合后的结果显示,该芯片能够在250MHz时钟频率下工作,只需延迟1211个时钟周期即开始输出一个由16位单精度定点数构成的32×32位复数矩阵的DFT值,且在0．9V电压下功率为143mW,表明芯片在速度、精度以及功耗上均满足低功耗数字图像处理系统的要求．     

基于Goldstein滤波的数字散斑条纹图降噪方法

有效去除数字散斑条纹图中的噪声是散斑干涉测量技术中的关键问题。提出了一种基于Goldstein滤波的数字散斑条纹图平滑方法。该方法需要将散斑条纹图中的干涉相位转换为矢量空间中的单位矢量,并进行快速傅里叶变换(FFT),得到其频谱,然后对频谱进行加权处理,从而抑制噪声的频率成分,再将加权处理后的频谱变换到空间域,计算干涉相位,得到原始散斑条纹图的滤波结果。将该滤波方法运用于四步相移数字散斑干涉条纹图像处理。实验结果表明,该方法在滤除散斑噪声的同时能够有效地保护散斑条纹图的轮廓和细节信息,增强了散斑干涉条纹的对比度。     

结合频谱移位的二维傅里叶变换FPGA实现

在三维成像技术中,对图像进行傅里叶变换之后需要通过频谱移位将零频集中到中心位置。为了提高图像处理的运算速度,提出了一种结合频谱移位的二维傅里叶变换的FPGA实现方法,将频谱移位结合到二维傅里叶变换硬件系统中,在实现图像二维傅里叶变换的同时也完成了一半的频谱移位。采用ALTERA 系列EP4CE115F29C7芯片,针对256*256的图像实现设计,最高工作频率分别达到84.2MHZ;资源消耗为3849个LE。采用SignalTap II Logic Analyzer工具实时验证了模块的正确性。