光学稀疏孔径成像复合孔径阵列结构研究

对环型、Y型和Golay6等典型的光学稀疏孔径成像系统,给出了最大和最小填充因子,结果表明,最大填充因子只与子孔径的数目有关.提出一种建立在典型光学稀疏孔径阵型基础上的复合孔径阵列结构,给出了3种不同复合孔径阵列结构形式,在填充因子相同的情况下,用计算机仿真子孔径间距变化、子阵列旋转对调制传递函数(MTF)的影响,并对系统模拟成像及噪后的图像进行重构,使用相关系数对图像质量进行评价.结果表明,这种复合孔径阵列结构通过复制子阵列能够扩大系统的口径,而且具有易于加工、装调方便的特点.     

稀疏孔径系统的成像和图像复原

介绍复合三子镜和Golay6稀疏孔径系统的结构和调制传递函数(MTF),给出复合三子镜的MTF解析表达式,分析和比较两种稀疏孔径系统的MTF分布,并计算它们在不同填充因子下对应的最大截止频率和等效直径,并对复合三子镜和Golay6稀疏孔径系统进行模拟成像。MTF分析和模拟成像结果表明:稀疏孔径系统由于通光面积减少,在截止频率区域内MTF明显下降,图像清晰度下降。因此,图像复原是稀疏孔径系统的关键环节。进一步阐述Wiener滤波图像复原的原理,并给出应用修正Wiener滤波技术进行加噪图像复原的结果。     

Golay3稀疏孔径光学系统调制传递函数分析和成像研究

给出Golay3稀疏孔径光学系统的光瞳结构,分析其调制传递函数（MTF）特点。对不同填充因子的Golay3稀疏孔径光学系统模拟成像,并用几何均值滤波进行图像复原,以相关系数评价模拟成像质量和图像复原效果。结果表明：模拟成像和图像复原结果与调制传递函数分析结果一致;经几何均值滤波后,图像质量得到改善：图像复原效果随填充因子增大而提高。     

基于规范图像的光电成像系统采样响应研究北大核心CSCD

为了研究采样响应对光电成像系统生成图像的质量的影响,本文提出了将规范图像作为输入建立封闭的模型来分析采样响应的方法。首先给出了规范图像的定义并得到了USAF 1951规范图像的数学模型,然后分析了光电成像系统的采样响应过程和采样响应函数,最后讨论了USAF 1951规范图像在不同条件下的采样响应结果。研究结果表明:当采样前MTF截止频率、采样频率与采样后MTF截止频率之间的关系不同时,采样响应对像质的影响不同;当采样频率与采样前MTF截止频率满足一定的条件时,可在图像模糊与混叠之间取得平衡。     

基于串联机械臂的稀疏孔径望远镜装调

为了更好地对稀疏孔径大口径望远镜进行装调,利用旋量理论对串联机械臂在系统装调中的应用进行了研究。首先,利用旋量理论分析了串联机械臂进行稀疏孔径望远镜装调的基本原理。其次,结合旋量理论与基本的几何关系分析了稀疏孔径望远镜装调原理,并对子孔径测量过程进行了误差分析。之后,对串联机械臂携带点光源显微镜（PSM）进行装调的可行性进行了分析与实验,证明了处于串联机械臂携带状态的点光源显微镜与位于实验室环境下像点稳定性相近。最后,分析了串联机械臂结合点光源显微镜在大口径稀疏孔径望远镜装调检测中的应用。     

光学稀疏孔径系统复合阵列构造对系统成像的影响

复合孔径阵列结构是通过复制子孔径来扩展阵列大小以得到甚高分辨率的一种有效手段.针对光学稀疏孔径系统的成像特征给出一种改进的信噪比(SNR)评价方法.在典型环形、典型Golay-6型和典型Y型阵列结构的基础上,研究了两种不同的复合孔径阵列构造方式.分析了6种复合阵列结构的调制传递函数,并以遥感影像为扩展物体进行光学成像实验,最后运用相关系数和改良后的信噪比对成像结果进行评价.结果表明,主阵列的结构决定了系统成像质量的好坏,子阵列构造方式只能在有限程度上改善图像质量.对不同类型的复合孔径主阵列,子阵列构造方式对成像质量的影响是不同的,并不具有一致规律.应针对主阵列结构的特征去选择其子阵列的构造方式,做到阵列优化.     

稀疏重构的压缩感知语声增强模型与算法北大核心CSCD

语声增强的目的在于消除带噪语声信号中的噪声干扰,提高语声信号的可听度与可懂度。与传统语声增强算法不同,本文利用语声信号与噪声信号的稀疏性差异,提出了一种基于稀疏重构的压缩感知语声增强模型,并导出该模型的数学表达式。基于此语声增强模型,本文还融入了语声信号的稀疏性与非平稳性,提出了语声存在概率为加权因子的加权正交匹配追踪语声增强算法。仿真实验表明本文提出的语声增强模型与算法具有可行性、有效性以及优越性。本算法不仅可以有效的抑制噪声干扰,还可以保留大部分语声信号,达到语声增强的目的。此外,与谱减法和最小均方误差算法比较,虽然本文算法计算量较大,但是其性能优越。     

基于稀疏综合孔径天线的艇载成像雷达研究

 基于稀疏综合孔径天线概念,研究了平流层飞艇载对地观测成像雷达系统中的重要问题.提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,该方法使得综合后的相位中心在数量上和分布情况上与满阵天线相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;为提高系统作用距离,采用多频正交信号形成多发多收的工作模式,通过频率拼接提高距离分辨率;由于综合孔径天线阵列长度远小于场景宽度,系统采用了子孔径成像方法,并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

轨道角动量光束中的经典光关联及其应用研究北大核心CSCD

量子光场的关联性质是量子光学研究的一个重要主题。在对其深入挖掘的过程中,人们在经典光场关联性质方面的研究也取得了一系列重要进展。尤其是结合近二十年来在光信息处理方面备受关注的轨道角动量自由度,观察到许多与高维量子光关联性质相对应的现象。本综述对轨道角动量光束中的经典光关联相关研究进行了总结,介绍了轨道角动量光束中的局域不可分离性及其应用,对空间可分离轨道角动量光束中的经典光关联也做了讨论。特别地,作为一种潜在的量子过程研究平台,还对基于轨道角动量光束的随机行走研究作了介绍。     

稀疏孔径望远系统的装调检测与模拟分析

针对一个Golay3结构的稀疏孔径望远系统,结合其总体结构及各部分组成光路的特点,提出了一种全光学系统装调方法,首先利用数值计算方法分析了光学系统各组成部分装调误差引起的系统像差,确定了影响装调质量的误差分布情况,并在此基础上,规划了整个稀疏孔径系统装调步骤。装调完成后,利用干涉仪进行了检测,结果显示该系统各组成部分的波前误差RMS值均优于λ/8(λ=633 nm),装调结果表明该稀疏孔径望远系统满足理论设计指标,能够达到工作要求。     

基于CV-FISTA网络的稀疏孔径ISAR成像方法

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)在雷达目标识别、空间监视和弹道导弹防御等领域发挥着重要作用。针对传统稀疏孔径ISAR成像算法对参数敏感和收敛速度慢的问题,提出一种基于复值快速迭代收缩阈值算法网络的稀疏孔径ISAR成像恢复方法。将加速近端梯度方法引入稀疏重构算法中,并将其迭代步骤构建为深度展开网络的隐藏层,构建初始参数相同的随机散射点和飞机散射点的数据集,将复值一维距离像作为网络的输入,利用ISAR像对应的标签对网络进行训练和验证。该方法直接处理复数数据替代传统的分实虚部两路计算方法,显著减少了计算负担。仿真实验表明,相较于传统模型驱动算法,通过对网络进行训练避免了手动调参过程,收敛速度更快,成像质量更高,而且对于特征差异较大的数据具有更好的泛化能力。     

基于稀疏孔径的联合稀疏约束干涉ISAR机动目标三维成像

InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计,更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标,在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测,尤其是在目标存在机动特性的情况下,更是增加了ISAR成像的难度,这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题,该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标,回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式,并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合的多通道InISAR 2维成像转化为联合稀疏约束的最优化求解问题,并用改进的OMP算法进行求解。然后利用各个通道估计的ISAR图像和调频参数实现对目标的3维几何重构。相比于单通道独立成像,联合多通道稀疏约束成像能获得更好的2维和3维成像结果。最后,进行实测数据实验以验证该文算法的有效性。     

Golay6结构径向平移误差分析

在Golay6结构稀疏孔径光学系统中,通过计算和模拟Golay6结构主镜存在径向平移(piston)误差时的光瞳函数、点扩展函数以及调制传递函数,研究子镜装调产生的piston误差对成像的影响。根据中心点亮度的要求,给出了不同半径、不同填充因子下的最大容许误差,并通过Matlab软件进行成像模拟。结果表明:在给出的最大容许误差范围内,piston误差影响不显著。     

基于艇载稀疏阵列雷达的空中运动目标成像探测北大核心CSCD

基于艇载平台的空中运动目标探测在低空侦察、预警识别等军事领域的应用价值广泛。文中基于频分信号和孔径综合方式设计了一种艇载共形稀疏阵列布设方式。为降低阵列系统复杂度、提高数据利用率,采用主动冗余线列阵作为稀疏布设准则。提出了一种干涉处理的频域运动目标稀疏成像算法,利用飞艇悬浮的特点,对飞艇平台前后不同孔径综合下的实孔径雷达图像进行干涉操作,去除复图像分辨单元内的随机初相位,使雷达复图像在频域具备稀疏性质。在频域开展低通滤波等重构处理,可得到运动目标的稀疏重建结果,实现运动目标的准确探测。给出了艇载稀疏阵列在成像分辨率0.5 m的点阵目标成像仿真结果,验证了方法的有效性。     

基于单快拍稀疏重构的阵列雷达前视成像北大核心CSCD

针对阵列雷达前视高分辨成像问题,文中提出了一种基于单快拍数据稀疏重构的成像算法。在对各阵元回波信号进行脉冲压缩及运动校正后,以波束指向角为中心在主瓣范围内构建信号矢量及对应观测矩阵,利用稀疏贝叶斯学习算法对当前指向角多个阵元的单快拍数据进行稀疏重构,得到散射系数分布;进一步对不同指向角重构所得散射系数进行幅度积累,得到最终的前视图像。仿真结果表明,该算法能在低角度采样率条件下获得有效的前视超分辨图像。     

高阶衍射级光束的轨道角动量北大核心CSCD

为研究高阶衍射级光束的轨道角动量,基于计算全息法在空间光调制器的傅里叶平面产生了不同衍射级的完美涡旋光束,并利用球面波干涉法对其拓扑荷值进行了测量。理论和实验结果表明不同衍射级p上的整数阶和分数阶完美涡旋光束的拓扑荷值l都满足l=mp的关系,其中m是相位掩模板的拓扑荷值。并进一步对不同衍射级的光学涡旋阵列进行了实验研究,结果表明光学涡旋阵列中光学涡旋的拓扑荷值满足l=p的关系,高阶衍射级上的衍射光束比+1级衍射光束具有更大的轨道角动量。该研究为光学涡旋及光学涡旋阵列进一步的研究及应用提供了理论和实验参考。     

基于稀疏孔径干涉ISAR技术的复杂运动舰船目标三维坐标恢复方法

基于正交双基线的3维干涉逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术可获得目标的3维坐标信息,这对目标的分类与识别是非常有利的。然而,实际情况下回波数据一般都是稀疏的,这对传统的干涉成像技术带来一定的挑战。该文提出一种稀疏孔径情况下的舰船目标3维干涉成像算法,并采用最小熵方法实现回波数据的运动补偿与图像配准,同时基于梯度算子实现对稀疏数据的精确恢复。通过对方位向数据进行参数估计与压缩处理,可获得目标的2维ISAR成像结果,进而基于干涉技术实现对复杂运动舰船目标的3维成像。仿真数据验证了文中方法的有效性。      

两种稀疏孔径光学成像的图像恢复算法研究

根据稀疏孔径光学系统成像的图像恢复模型,分析维纳滤波和最小二乘方滤波图像恢复算法的适用条件.针对存在噪声干扰的稀疏孔径光学系统,维纳滤波的理论推导能够达到最优.通过实验对比,指出噪声功率谱未知情况,最小二乘方滤波的恢复结果优于维纳滤波结果.     

星载线阵电荷耦合器件错位成像的调制传递函数评估北大核心CSCD

为了定量研究线阵电荷耦合器件(CCD)错位成像技术的不同错位模式的调制传递函数(MTF),提出了基于MTF的评估方法,避免了以往方法表征图像质量不全面等缺点。推导了线阵CCD错位成像模式的MTF。分析表明,相比于线阵CCD的传统成像模式,利用多个线阵CCD实现错位1/2、1/3、1/4个CCD像元的错位成像模式的极限分辨率分别提高了86.2%、88.78%、89.54%,归一化空间频率0.5处MTF值分别提高了0.1679(41.43%)、0.2026(49.99%)、0.2151(53.07%),空间频率范围(0,0.5)内调制传递函数面积(MTFA)分别提高了10.09%、12.08%、12.77%。在Matlab平台上进行了仿真实验,并用灰度平均梯度和拉普拉斯能量从客观上评估了几种错位成像模式的图像质量,实验结果验证了MTF定量分析的有效性。提出的方法为后期星载遥感相机错位成像系统的设计提供了参考。