哈尔滨工业大学航天学院空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
为了区分微米量级表面上方颗粒物灰尘与表面下方气泡粒子这两种表面缺陷,根据菲涅耳透射定律以及Mie散射理论,结合穆勒矩阵建立了两种表面缺陷的偏振透射模型,在此基础上通过仿真分析,得到元件折射率、缺陷种类、缺陷尺寸、入射波长、入射角度对两种表面缺陷粒子的偏振透射特性的影响。最终通过实验验证证明了模型具有较高的准确性,具备实际的仿真模拟分析和工程应用价值。
散射 偏振 缺陷检测 缺陷区分 光学学报
2021, 41(12): 1229001
哈尔滨工业大学航天学院空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出了一种快速测量双向反射分布函数(BRDF)的子孔径扫描傅里叶变换系统。子孔径扫描傅里叶变换方法,使用单个傅里叶变换透镜进行测量,具有扩展单次测量视场、工作距离长、成本低以及系统简单等优点,可以在大空间频率范围内实现BRDF的快速有效测量。与角度细分光谱辐射计测量方法相比,子孔径扫描傅里叶变换方法具有更高的灵敏度和精度,提高了检测速度。该方法通过与子孔径扫描方法结合,测量样品平面上散射的光场,并在傅里叶空间中进行数值拼接,扩大了测量BRDF的角度范围。最后,利用对比实验数据对该方法进行了验证。实验结果表明,该方法与角度细分光谱辐射计的相对误差小于1%,测量时间是角度细分光谱辐射计的1/10,角度分辨率可以达到0.005°。这些结果为子孔径扫描傅里叶变换系统在快速BRDF测量中的应用提供了理论依据和技术支持。
散射 双向反射分布函数 傅里叶变换 测量 光学学报
2020, 40(13): 1329001
哈尔滨工业大学 航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001
为了给海面溢油污染识别检测提供理论基础,根据菲涅尔反射公式的偏振反射系数,结合偏振双向反射率因子和粗糙海面的概率密度分布函数,建立了完善的pBRDF模型,仿真在不同太阳入射角度、不同探测器观测角度以及不同海面风速风向等条件下海水和油膜的偏振反射分布函数。结果表明:海水和油膜太阳天顶角为53°和56°时P偏振反射率分别为1.0×10?5和2.5×10?5,S偏振反射率随着太阳天顶角的增加而增加;海面风速越大偏振反射率峰值越小;海面风向只改变pBRDF的空间位置;海水和油膜线偏振度空间分布有明显差异。搭建实验平台相机以40°拍摄时,得出海水和油膜的线偏振度分别在0.2~0.4, 0.5~0.7之间,同时表明利用偏振探测获取目标场景的偏振度和偏振角图可提高图像质量。
油膜 偏振反射特性 oil slick pBRDF pBRDF polarization reflection characteristics 红外与激光工程
2020, 49(4): 0426002
哈尔滨工业大学航天学院空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出一种基于主成分分析法的装调方案;对理想的离轴三反系统的灵敏度矩阵进行处理,以获得系统失调量对残余像差敏感度的权重值,通过去除敏感度低的调整量来制定合理的装调方案;基于逆向优化法的计算机辅助装调技术原理,进行模拟装调及装调方案的验证。结果表明:采用所制定的装调方案可使装调精度达到10
-7量级,调整量从11个减少到6个,装调难度降低,光机结构的稳定性得到提高。
光学设计 计算机辅助装调 主成分分析法 离轴三反系统 逆向优化法
哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
光学合成孔径(OSA)技术能够极大地提高光学系统的空间分辨率,但是由于孔径的离散与稀疏,导致其调制传递函数(MTF)中频部分相比单一口径系统显著下降。论述OSA成像的方式和原理,分析OSA中频MTF下降的原因和原理。以填充因子为线索,分别给出大填充因子中频MTF下降和小填充因子中频MTF缺失的处理方法。对于中频MTF下降,采用图像复原的方式恢复图像中的中频信息;对于中频MTF缺失,采用两个系统分别成像再融合图像的方法补偿中频。分别分析了两种方法的可行性,给出了两种情况的Zemax仿真验证,结果表明两种方法均可行。
成像系统 光学合成孔径 中频调制传递函数 图像复原 图像融合
哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出了一种基于像素融合法的双波段红外目标模拟器设计方案。方案采用双波段亚波长光栅代替光学薄膜作为滤光片, 仅使用了一套景象生成器和投影系统完成双波段红外目标模拟。该方案解决了传统双波段红外目标模拟器结构复杂, 生产成本大, 能量比无法调谐的问题。首先介绍了该设计方案的工作原理并说明了其可行性, 然后基于严格耦合波理论分析了不同参数下亚波长光栅的滤波特性, 最后根据双波段探测需求完成了光栅设计。
红外双波段 目标模拟器 像素融合法 双波段亚波长光栅 infrared dual-band target simulator pixel fusion method dual-band subwavelength grating 红外与激光工程
2017, 46(11): 1104003
哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用点插值法、循环矩阵模型、拉普拉斯正则化方法和共轭梯度迭代法, 解决了空间变化图像复原过程中空间变化点扩展函数的获取、反卷积的计算模型、反问题的病态性以及复原算法等问题。在此基础上, 建立了空间变化图像复原方法, 并分析了图像复原的基本模型。最后, 通过仿真对比了提出的空间变化图像复原算法和空间不变图像复原算法, 结果表明, 空间变化算法的图像复原结果好于空间不变算法。
图像处理 线性空间变化 主元分析 点插值 拉普拉斯正则化