1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 国家卫星海洋应用中心， 北京 100081
以海洋一号C/D卫星中国水色水温扫描仪［COCTS （HY-1C/D）］的光学薄膜研制为例，介绍了海洋水色定量化遥感中应用的光学薄膜技术。在单片基片的不同通道区域依次镀制多块滤光膜以抑制杂散光的产生，充分研究了光束空间角频率分布带来的光谱及偏振影响，实现了5%带宽的定位精度，将通道滤光膜对偏振灵敏度的影响降到0.3%以下，采用双离子束溅射工艺来保证膜层的可靠性和光谱性能。此外，通过光学薄膜元件的偏振调控设计以及元件间的偏振补偿，实现了系统偏振灵敏度达到国际先进水平，0°扫描角时的平均偏振灵敏度小于1%。光学薄膜技术的应用有效提升了海洋水色的定量化遥感质量，结合大气校正，COCTS （HY-1C/D）获得的水色产品数据量化精度与美国的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和可见光红外成像辐射仪（VIIRS）相当。
海洋光学 中国水色水温扫描仪 定量化遥感 光学薄膜 多波段集成滤光片 偏振灵敏度 光学学报
2023, 43(24): 2401001
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
稳像系统能够保证对地观测视频小卫星“凝视”观测时获得稳定的视频序列。不稳定视频序列的像移精确检测是稳像系统能够正常工作的前提。本文研究了一种改进的相位相关算法提取亚像元像移的方法用于视频卫星稳像系统中的像移检测。传统的相位相关算法只能得到垂直和水平方向上的整像元像移, 通常视频序列图像之间的变换关系存在一定的旋转角度。本文在传统的相位相关算法中加入旋转矢量, 为方便计算将空间域的旋转映射成了频域的平移, 同时在求得的极值点附件利用曲面拟合得到亚像元的精度, 从而保证稳像系统能获得亚像元的稳像精度。实验时, 当图像尺寸为 200×200、固定像移为 8个像元时, 检测误差均值 Mean＝0.0191 pixel, 均方根 RMS＝0.01067。
稳像系统 相位相关 像移检测 亚像元 image stabilization system phase correlation image motion detection subpixel
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室(上海技术物理研究所)，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院大学，北京100049
我国正处于海洋高频观测的发展阶段，作为海洋观测的一个重要途径，静止轨道海洋成像辐射计的发展具有重要的战略意义。本文分析了静止轨道二维指向面阵成像光学系统所引入的像旋误差，提出了针对面阵误差的图像消旋算法，并且给出了消旋算法有效性的验证方法。经验证，本文提出的消旋算法，消除了39%像面旋转的影响，可以大大提高二维指向成像的地理定位精度，提升遥感仪器的准确度，因此本工作为二维指向面阵成像系统后续图像处理奠定了基础。
静止轨道 像旋 二维指向镜 消旋验证 几何定位 geostationary image rotation two-dimensional pointing mirror image rotation elimination verification geostationary positioning
1 中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
根据320×256 中波红外焦平面器件内部电路结构特点以及输出微弱模拟信号的特点，系统从低噪声和抗干扰的角度出发，设计了由电源模块、驱动电路、A/D 转换电路、数据处理电路、时序控制模块等模块组成的低噪声中波红外焦平面图像数据采集系统。通过噪声测试和成像实验得到，在26℃的室温下，测得的电路噪声为0.1 mV，在1000 μs 积分时间时系统噪声1.5 mV，各个像元的SNR 在62～65 dB 之间。
320×256 焦平面 中波红外 低噪声 采集系统 320×256 FPA medium wavelength infrared low noise acquisition system
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
图像配准是一项基本而又非常关键的图像预处理技术。在很多应用领域, 要求配准精度达到亚像素级。现有的相位相关法具有精度高、计算简单等特点, 但是随着图像规模的增大, 计算付出的时间代价是巨大的。本文提出基于 SURF和矩阵乘法相位相关法的超大规模遥感图像亚像素配准算法, 采用化整为零的方法, 首先把整幅图像划分成不同区域, 其次使用改进的 Canny算法进行边缘分割, 去除无用信息, 再次使用 SURF算法提取特征, 最后在关键点周围使用矩阵乘法相位相关估计图像亚像素偏移量。实验表明本文提出的算法不仅提高了算法运行速度, 同时也解决了图像尺寸太大导致一般计算机无法处理的问题。并且由于矩阵乘法相位相关的良好抗噪声特性, 因此即使存在噪声, 算法仍然可以获得较高的亚像素偏移量估计精度。
图像配准 SURF算法 矩阵乘法相位相关 亚像素 image registration SURF algorithm matrix multiplication phase correlation sub-pixel
1 中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
设计了一种基于512×8元双波段TDI红外 焦平面探测器的低噪声实时成像数据采集系统。根据器件内 部的电路结构以及输出模拟信号的特点，设计了一种由偏置电压、驱 动电路、模数转换电路和数字信号处理模块等组成的低噪 声采集电路。经噪声测试可知，在26℃的室温下，电路噪 声为0.02 ～ 0.18 mV；当积分时间为300 s时，短波红外和中波红外探测 器各个像元的噪声电压分别为2.5 ～ 4.5 mV和8 ～ 10 mV，其 各个像元的信噪比分别为52 ～ 57 dB和43 ～ 48 dB。结果表明，该系统具 有良好的噪声特性，可以满足实际的工程应用需求。
中波红外 低噪声 采集系统 320×256 512×8 dual band low noise acquisition system
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院研究生院，北京 100039
在介绍了640×512 InGaAs探测器工作原理的基础上，详细分析了InGaAs探测器驱动电路的组成原理、设计方法，重点是偏置电压电路、脉冲电压与控制信号驱动电路、探测器工作温度检测及控制电路的设计等关键技术。采用模拟PI温控电路保证了探测器内部制冷器在温控过程中对探测器无干扰，并能使探测器稳定地工作在合适的温度点，这样有利于提高仪器的信噪比。试验结果表明：该驱动电路满足系统要求，能用于工作温度比较宽的场合，并具有体积小、实用性好、可靠性高等特点。
InGaAs探测器 驱动电路 模拟PI温控电路 InGaAs detector detector-drived circuit analog PI temperature-controlled circuit
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院研究生院, 北京
海洋溢油是一种破坏性极大的海洋污染物, 对它的监测一直是海洋遥感的重要内容之一, 通过反射率强弱来区分溢油区域和未污染海面即为常用的方法。 文章针对海洋溢油的紫外反射特性展开研究, 并建立了相应的光谱测量实验系统, 选择合适的实验条件和环境后对海洋溢油的4种模拟目标(汽油、 煤油、 柴油、 润滑油)的紫外波段反射光谱进行了测试。 通过对实验数据的处理和分析, 得到这4种模拟目标在紫外波段的反射特性, 并和同样实验环境下测得的水反射特性进行了对比。 实验结果表明, 油膜在紫外波段的反射率和水存在较为明显的差异, 差异值主要由油种和油膜厚度所决定。 该实验方法同样适用于真实溢油目标, 这为今后利用紫外波段对海洋溢油进行遥感监测积累了一定的理论和实验基础。Targets of Oil Spill on the Ocean
海洋溢油 反射率 紫外光谱 模拟目标 Marine oil spill Reflectivity Ultraviolet spectrum Simulative
