1 南京航空航天大学材料科学与技术学院核科学与技术系, 江苏 南京 211106
2 兰州大学核科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
在合金材料的生产过程中, 不同金属元素的含量改变对产品的性能以及可靠性有重要的影响, 通过在线检测技术能够对产品中不同元素含量进行实时分析, 从而指导其工业生产过程, 提高产品质量。 目前常规的无损检测方法受限于分析深度, 无法对样品内部成分进行分析, 从而影响测量结果的准确性。 瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)技术是一种高灵敏度、 多元素同时分析的无损检测技术, 可以对大块样品进行快速分析。 针对PGNAA技术在大体积金属样品检测的可行性进行研究, 通过测量快中子与样品发生非弹性散射反应激发的伽马射线对样品成分进行分析。 搭建了一套测量系统, 包括D-T中子发生器, 中子反射体, 中子准直体, 高纯锗(HPGe)探测器及探测器屏蔽防护。 首先, 对Fe, Ti, Cr, Ni和Cu等5种金属元素进行了分析研究。 对不同质量下的样品进行测量, 通过伽马能谱处理软件GAMMAFIT对HPGe探测器测量到的特征伽马峰进行拟合, 获得全能峰的净面积。 分析全能峰净面积与样品质量之间的响应, 对探测器的探测效率变化造成的非线性响应进行修正, 得到不同元素的校准曲线, 结果显示各元素修正后的校准曲线均具有良好的线型关系。 对不同元素的质量检测限进行分析, 不同金属元素的质量检测限分别为Fe(44 g), Ti(25 g), Cr(33 g), Ni(108 g)和Cu(72 g)。 利用测量系统对不锈钢合金样品中的Fe和Cr元素含量测量开展了研究, 通过测量标准样品建立了Fe和Cr元素的定标曲线, 并对未知样品进行了测量分析。 同时与X射线荧光光谱(XRF)测量结果进行了对比分析, 结果表明两种方法的Fe元素和Cr元素测量值偏差分别为4.08%和2.97%。 研究结果表明, 利用PGNAA技术可以对多种金属元素和合金样品进行测量分析, 为后续其他金属样品的检测奠定了研究基础。
瞬发伽马中子活化分析 大块金属样品 元素分析 中子发生器 PGNAA Bulk metallic samples Element analysis Neutron generator 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1928
1 南京航空航天大学 南京 210000
2 兰州大学 兰州 730000
3 核技术应用教育部工程研究中心 东华理工大学 南昌 330013
瞬发γ射线活化成像（Prompt Gamma-ray Activation Image，PGAI）技术可对大体积样品内部元素分布进行无损测量，具有广阔的应用前景。目前，PGAI测量平台主要集中在能够提供高中子通量的反应堆中子源上，限制了该技术的现场应用，基于中子发生器和同位素中子源的PGAI技术可用于现场测量，但其较低的中子通量使得测量图像分辨率差。针对此问题，提出一种基于多编码版准直器的PGAI成像方法，采用36块编码准直板和最大似然期望最大化（Maximum Likelihood Expectation Maximization，MLEM）算法对板状样品中的氯（Cl）元素空间分布进行测量分析，编码板的开孔大小为1 cm×1 cm。利用蒙特卡罗程序MCNP对6 cm×6 cm×1 cm（长×宽×厚）样品进行了模拟实验，结果显示：重建图像与原图像的相对偏差为0.065 8，结构相似性（Structural Similarity，SSIM）为0.952 1；表明利用该方法可以对Cl元素的分布进行测量，重建图像与设置的样品图像吻合。
元素成像 瞬发γ射线活化成像 编码板准直器 蒙特卡罗模拟 Elemental imaging PGAI Coded-aperture collimator Monte Carlo simulation
1 南京航空航天大学核分析技术研究所, 江苏 南京 211106
2 江苏省高校放射医学协同创新中心, 江苏 苏州 215000
未知化学**弹药的定性识别在犀护社会安全方面是十分重要的, 可指导化学**的分类处理。 瞬发伽马射线中子活化分析(PGNAA)技术利用分析活化产生的伽马射线能谱可以实现对物质中元素的无损, 快速检测, 在化学**识别中具有独特的优势。 因此, 本研究基于PGNAA技术进行了化学**弹药类型识别装置的设计, 同时使用逻辑树判别方法对化学**样品进行定性分析。 首先, 基于高纯锗(HPGe)探测器与Cf-252中子源, 使用蒙特卡罗MCNP程序对装置结构进行设计优化, 主要包括中子源容器尺寸、 伽马屏蔽体厚度以及探测器相对位置等。 为了最大化样品活化产生的特征伽马射线, 需要提高样品位置处的热中子通量, 采用聚乙烯作为慢化体, 模拟结果显示聚乙烯厚度达到6 cm, 宽度达到12 cm时, 样品中热中子通量达到较高水平。 为了降低周围材料活化噪声的干扰, 选择铅作为屏蔽结构, 模拟显示铅屏蔽厚度达到5 cm时, 可满足屏蔽要求。 同时, 探测器与样品之间的距离也会影响对伽马射线的探测, 最终模拟确定探测器与样品之间的距离为28 cm时, 特征信号计数最高。 根据优化结果搭建测量装置, 使用分析纯试剂根据真实化学**元素含量配制化学**模拟样品, 通过对5种化学**模拟样品的测量获得伽马能谱。 对能谱中的特征峰处理过程中, 基于特征峰对元素进行分析, 针对计数统计性较好的元素(如H, Cl, S)的特征峰, 使用高斯及多项式拟合的方式对特征峰处的高能量康普顿平台进行扣除, 获得特征伽马射线的全能峰信息。 而对统计性较差的元素特征峰(如N元素的10.829 MeV), 采用能量区间加和法, 对该能量下的全能峰至单逃逸峰之间的计数求和, 进而可确定该元素在样品中的存在情况, 最后利用建立的逻辑树判别方法根据元素存在信息对样品类型进行判别。 实验结果表明, 利用该优化的装置可以获得5种模拟样品的能谱, 结合能谱分析方法可以得到化学**模拟样品中的H, Cl, S和N等元素的存在信息, 最后使用逻辑树判别方法可以对化学**样品种类进行判别。
化学** 核素识别 装置优化设计 特征峰拟合分析 Chemical weapon PGNAA PGNAA Nuclide identification Device optimization Characteristic peak fitting analysis 光谱学与光谱分析
2019, 39(12): 3653
1 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院， 辽宁 阜新 123000
2 中国科学院遥感与数字地球研究所 人居环境室， 北京 100101
遥感影像拼接技术作为影像成图的重要手段，一直是遥感领域研究的热点。在保证拼接精度的同时，如何提高拼接效率，成为低空遥感技术应急应用的难点。针对低空航空遥感影像成像姿态变化剧烈、数据量大等特点，提出针对无序影像改进的基于稀疏矩阵的光束平差SURF拼接算法，即对无序影像进行特征选取和匹配，自行判断相邻和相间位置信息，配准平差中引入稀疏矩阵进行加速。方法在保证精度的同时，极大提高了航空相机影像拼接算法的速度，能很好地解决无人机影像高建筑物的拼接错位问题。无人机倾斜数据集拼接和航空相机影像拼接的结果验证了利用本算法进行高空间分辨率影像拼接的精度和效率。
低空遥感 光束平差 图像拼接 low altitude remote sensing bundle adjustment SURF SURF image mosaic
1 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院, 北京 100049
2 中国科学院遥感与数字地球研究所, 北京 100101
介绍一款适用于轻小型无人机的多光谱相机。将多个独立的滤光片依次拼接成滤光片阵列在成像探测器前放置由多个滤光片依次排列而成的滤光片阵列, 一次曝光得到地物目标分条带区域的分波段图像, 通过飞行平台的前向运动获得每个条带区域的多光谱图像。利用平台的前向运动代替了旋转、扫描等机械运动, 减轻了相机重量和体积, 适用于轻小型无人机平台, 由于采用较大的探测器件, 能够获得更多的旁向像素数(约4300)和更宽的旁向幅宽。利用研制的多光谱相机, 在中国科学院怀来遥感站进行了无人机飞行试验, 获取了站区周边的6波段多光谱图像。数据处理结果表明该相机的数据质量能够满足植被指数计算等相关要求。
轻小型无人机 多光谱相机 滤光片阵列 small UAV multispectral camera Filter array
1 中国科学院电子学研究所空间信息处理与应用系统技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院遥感与数字地球研究所国家遥感应用工程技术研究中心, 北京 100101
3 北京航天宏图信息技术有限责任公司, 北京 100195
提出了一种利用光学卫星五谱段合一多光谱相机影像定量检测卫星颤振，并采用点扩展函数（PSF）空间移变降质模型对影像进行恢复的方法。从时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)的工作原理出发介绍了卫星颤振对TDICCD影像的影响，提出了利用五谱段合一多光谱相机影像进行卫星颤振定量检测的方法，在颤振检测技术中，利用了稳定的相位辐角相关匹配算法进行波段间配准，算法的匹配精度可达到1/50 pixel。提出了利用PSF空间移变降质模型对影像进行恢复的方法。对资源三号（ZY-3）北京区域的影像进行了实验，用清晰度、细节能量、边缘能量和图像对比度作为客观评价标准。结果表明，恢复后的影像客观指标提高约2倍。同时，用SPOT5同区域正射影像进行了客观指标的横向对比，对比的结果也初步表明能较好地恢复卫星颤振降质。
遥感 颤振检测和补偿 五谱段合一多光谱相机 空间移变降质模型 辐角相关匹配
1 上海交通大学机械与动力工程学院 , 上海 200240
2 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室 , 上海 200240
3 上汽通用五菱汽车股份有限公司 , 广西柳州 545007
4 机械系统与振动国家重点实验室 , 上海 200240
针对汽车发动机曲轴沟槽检测难度大、效率低等问题，提出了一种基于影像测量原理的曲轴沟槽检测方法，实现了沟槽 R角、宽度和深度三个特征参数的自动、快速、精密检测，并在此基础上开展工程应用。介绍了测量原理及检测方法；详细阐述了沟槽影像检测特征参数的自动提取技术，即面向曲轴沟槽特征影像的图像处理与数据处理方法，包括感兴趣区域提取、亚像素级边缘提取、几何基元的分割与拟合、关键几何特征提取等；基于检测样机平台，对检测方法进行了实验验证，并实现其工程应用。
发动机曲轴 沟槽 影像测量 特征提取 自动检测 crankshaft in automotive engine crankshaft groove shadow casting extraction of characteristic size automatic measurement
1 中国科学院遥感应用研究所，北京 100101
2 中国科学院研究生院，北京 100039
从信噪比和信息熵两个方面对干涉成像光谱仪(IIM)高光谱数据的信息质量进行了评估，以期为IIM高光谱数据的深入应用提供参考依据.结果显示，IIM高光谱数据整体信息质量良好，中间波段影像信息质量优于两端波段，750 nm附近作为月表斜长石、辉石光谱曲线反射峰,表现出较好的信噪比和信息熵,这对提取月表元素与矿物具有重要意义，但作为辉石、斜长玻璃矿物吸收谷的930 nm波段附近则信息质量较差；前9个波段信息质量上升趋势明显，但整体较差，建议在使用时对噪声做着重处理；第一波段和最后一个波段信息质量较差，建议舍去.
信噪比 信息熵 嫦娥一号 干涉成像光谱仪(IIM) 信息质量 signal to noise ratio comentropy CE-1 interference imaging spectrometer ( IIM) information quality
