红外与激光工程
2023, 52(2): 20220397
1 中国科学院西安光学精密机械研究所海洋光学技术研究室, 陕西 西安 710119
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室, 山东 青岛 266071
为了实现高偏振度(HDOP)水下目标的清晰成像,分析了传统水下偏振成像模型,从Schechner模型出发,以偏振度定义为基础,提出了一种对后向散射光偏振度进行全局估计的偏振成像复原算法,该算法考虑了目标反射光的偏振度。进行了水槽偏振成像实验,对拍摄的三种目标在不同浓度浑浊水体中的偏振图像进行了复原。复原结果表明,与Schechner原算法相比,经所提偏振成像算法处理后,复原图像的增强测度值提高了90%以上,图像灰度的平均梯度、图像灰度的标准差和信息熵也都有提升。不同目标偏振图像的复原结果表明,所提算法不但适用于表面粗糙的低偏振度(LDOP)水下目标,对表面光滑的HDOP水下目标也能取得满意的复原效果。
成像系统 偏振成像 水下图像复原 后向散射 全局估计 光学学报
2020, 40(21): 2111002
1 中国科学院西安光学精密机械研究所陕西省海洋光学重点实验室, 陕西 西安 710119
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛 266235
3 国家海洋局北海海洋技术保障中心, 山东 青岛 266033
目前,高光谱植被精细分类存在三个问题:单纯利用光谱信息得到的分类精度较低;光谱数据存在噪声影响了最终的分类结果; 缺少针对具体应用场景而设计的分类方法。为此,提出了一种基于高光谱影像多维特征的植被精细分类方法,通过光谱 数据降维、纹理特征提取以及植被指数选择三个方面对高光谱影像数据进行分析与利用,依靠前期现场调查得到的地面 植被分布情况,选择训练样本并进行支持向量机(Support vector machine, SVM)监督分类,完成地面植被的精细分类, 对分类结果进行验证,总体精度可达99.6%。结果表明,基于高光谱影像多维特征的植被分类方法能够有效地减小数据噪声、 提高信息利用率,为植被生态监测提供更为准确的数据支撑。
高光谱 光谱降维 纹理特征 植被指数 支持向量机 hyperspectral spectral dimension reduction texture feature vegetation index support vector machine 大气与环境光学学报
2020, 15(2): 117
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 青岛海洋科学与技术国家实验室, 山东 青岛 266237
对采用相位生成载波解调的光纤激光水听器系统中3 kHz附近频域内固有噪声的产生机理进行了理论推导, 并设计实验进行验证.首先测量得到泵浦激光器的驰豫振荡频率峰值, 随后以400 Hz为间隔逐渐降低相位生成载波信号频率, 观察固有噪声峰值的移动方向和大小.实验结果表明, 随着载波信号频率的降低, 固有噪声峰也向低频方向移动, 移动间隔同样为400 Hz.可知相位生成载波解调算法中高频载波调制信号与泵浦激光器的驰豫振荡频率叠加是形成探测频谱固有噪声的主要原因.通过降低高频载波调制信号频率的方法对驰豫振荡噪声进行抑制, 消除了探测频谱中的固有噪声峰, 得到了较为平坦的本底噪声谱.
光纤光学 光纤激光水听器 分布反馈光纤激光器 相位生成载波 驰豫振荡 Fiber optics Fiber laser hydrophone Distributed feedback fiber laser Phase generated carrier Relaxation oscillation
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
以半导体激光器中的复合腔模型和实测的分布反馈光纤激光器的外腔端面反射率为基础, 对不同反射率条件下分布反馈光纤激光器的输出功率进行了仿真, 同时搭建了二基元分布反馈光纤激光器阵列实验平台, 对仿真结果进行了验证.仿真与实验结果表明：外腔反馈光重新注入分布反馈光纤激光器会增加激光器的输出功率, 降低了阵列的输出功率平坦性.并且外腔端面反射率越大, 这种平坦性降低的效果越明显.在构建分布反馈光纤激光器阵列时, 应考虑外腔反馈对阵列输出功率平坦性造成的影响, 尽量选择外腔端面反射率较小的激光器进行组阵.
光纤光学 输出功率平坦性 复合腔模型 分布反馈光纤激光器 外腔端面反射率 Fiber optics Output power flatness Compound cavity laser model Distributed feedback fiber lasers array Facet reflectivity of external cavity
中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
相位补偿器是偏振干涉仪的核心部件, 其稳定性直接影响偏振干涉光谱仪的可靠性.本文分析了相位补偿器的光程差相对灵敏度、光楔倾斜误差、斜入射角误差和温度适应性等指标, 并给出相应的误差容限计算公式.研究表明：相位补偿器移动光楔沿运动方向的抗干扰能力是经典迈克尔逊干涉仪的2/Δnsin θ倍, 抗倾斜能力是经典迈克尔逊干涉仪的1.75/Δn倍;当入射光以微量倾斜误差入射后, 相位补偿器不会产生额外的附加光程差; ―20～85℃范围内的温度变化对相位补偿器产生的最大光程差误差为1.8 μm, 具有很高的热稳定性; 当光楔角为30°时, 干涉仪在性能、尺寸和成本之间达到均衡; 晶体材料的双折射率差通常远小于1, 偏振干涉的稳定性更加明显.本研究为相位补偿器在更为复杂的环境中的应用奠定了基础.
相位补偿器 稳定性 偏振干涉 光谱仪 近红外光谱 误差容限 Phase compensator Stability Polarized Interference Spectroscopy Near-infrared Spectrum Error tolerance
1 第二炮兵工程大学，西安 710025
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
为了便于光纤布喇格光栅传感系统的自动化测试及使用，利用光谱仪的远程控制端口，采用LabVIEW语言开发了具有友好界面的Q8384光谱仪远程应力自动化测试系统.将光纤布喇格光栅嵌入封装于钢梁中，并利用应力试验机进行应力加载，通过LabVIEW测试系统采集并处理实验数据，结果表明该系统功能与设计预期吻合，可以实现对被测量数据的实时监测及存储.测试设备易于操作，并且避免了对光谱仪的人为直接操作，可以延长光谱仪的使用寿命.
光纤光栅 自动分析测试 远程传感 Fiber Bragg grating Automatic analysis test Remote Sensing LabVIEW LabVIEW
1 第二炮兵工程大学 兵器发射理论与技术国家重点学科实验室，西安 710025
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
针对传统爬山搜索算法受调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确聚焦的问题，提出一种基于调制传递函数辅助正焦判断的自动调焦搜索算法.该算法对爬山法进行改进，在选择图像清晰度评价函数基础上，同时考虑图像的调制传递函数值，综合判断搜索方向; 采用改进的刃边法，在自动完成刃边区域选择的基础上，可精确计算图像的调制传递函数值，并给出了改进算法的原理和实现. 为了衡量改进算法的性能，验证调焦系统成像效果，分别考虑搜索算法对不同调焦初始位置以及环境变化影响，在经纬仪自动调焦系统平台上展开算法的调焦实验分析.实验结果表明改进的自动调焦搜索算法能有效地排除局部极值干扰，使系统准确、可靠的调焦.
自动调焦 调制传递函数 评价函数 爬山算法 刃边法 Auto focusing Modulation Transfer Function (MTF) Evaluation function Climbing algorithm Slanted-edge method
1 信阳市道路运输管理局,河南 信阳 464200
2 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
3 西安邮电学院 电子工程学院,陕西 西安 710121
针对陶瓷制品烧结过程中的在线温度检测,引入了比色测温方法。根据比色测温的原理构建了比色测温系统。提出了系统关键参数比色波长、发射/转化率的确定方法,其中重点分析和推导了波长与能量、灵敏度的关系。根据陶瓷烧结过程特点搭建了样机,并进行了测试,结果表明在1 300 K～2 000 K范围内测温误差小于10 K。
比色测温 陶瓷 波长 发射率 chromatic thermometry ceramic wavelength emissivity
