红外与激光工程
2023, 52(10): 20230004
航天工程大学 电子与光学工程系,北京 101416
基于电光晶体的偏振调制技术在激光三维成像领域起着越来越重要的作用。受限于铌酸锂(LN)材料的低视场和高半波电压,采用传统电光调制技术难以进一步提升三维成像性能。随着钙钛矿结构电光材料制备工艺的日趋成熟,基于新型材料的电光调制技术将成为突破激光三维成像探测精度的最佳手段,铌镁酸铅-钛酸铅(PMNT)、锆钛酸镧铅(PLZT)和钽铌酸钾(KTN)3种典型材料具有优良的电光性能和介电性质;能够突破视场和半波电压的限制,但应用到电光调制领域时存在PMNT调制带宽较低、PLZT透过性能较差、KTN实际应用带宽较低等难题。未来的研究将着眼于将该调制技术的实用性,一方面通过掺杂改性等手段提升电光调制性能,另一方面通过建立性能表征模型优化系统的信噪比。
激光三维成像 钙钛矿结构材料 偏振调制 laser 3D imaging perovskite structural material polarization modulation
红外与激光工程
2020, 49(6): 20190399
1 航天工程大学 研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学 电子与光学工程系, 北京 101416
3 航天工程大学 航天指挥学院, 北京 101416
散射相函数是研究气溶胶中光传输特性的一个重要参量。对比了大气辐射传输中的蒙特卡罗仿真常用的4种近似散射相函数, 针对二项Henyey-Greenstein(TTHG)相函数的参数不易确定的问题, 提出了一种基于粒子群优化的TTHG散射相函数, 该函数可以很好地拟合Mie散射相函数, 尤其是在大于90°的后向散射方向效果更加明显。相比于HG、HG*、RHG等相函数, 文中提出的相函数可以更好地逼近实际散射情况, 得到更精确的蒙特卡罗仿真结果。
蒙特卡罗 散射相函数 后向散射 粒子群优化 Monte Carlo scattering phase function backscattering particle swarm optimization 红外与激光工程
2019, 48(12): 1203005
1 航天工程大学研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
提出了一种从微观角度分析气溶胶粒子微观特性对后向散射回波影响的方法。基于Mie散射理论,建立了蒙特卡罗仿真模型,对收发同轴激光雷达的气溶胶后向散射回波特性进行仿真分析,得到了气溶胶粒径、复折射率实部及虚部对后向散射回波的峰值强度、信号延迟、波形展宽的影响规律,分析了由气溶胶粒子微观特性引起的多种宏观特性的同时作用对后向散射回波产生的影响。结果表明:后向散射回波强度主要取决于散射系数和不对称因子,回波延迟和脉宽与散射系数相关;随着复折射率实部的增大,后向散射回波强度增加,回波延迟和脉宽先减小后增大,但影响较小;随着复折射率虚部的增大,后向散射回波强度先减小后增大,虚部对回波延迟和脉宽无明显影响。
散射 后向散射 激光近距探测 气溶胶粒子 粒子微观特性 Mie散射
无扫描激光三维成像雷达具有体积小、质量轻、高分辨率、高精度和对动态目标无失真成像等优点, 目前已成为许多国家研究的重点和热点。本文阐述了闪光式、光子计数、增益调制型等7种无扫描激光三维成像雷达体制和距离选通成像技术的基本原理, 追踪并归纳了其研究进展, 对比分析了各体制的技术优劣, 并从核心器件角度分析了发展趋势。结论如下: 采用2D传感器在光学层面进行时间信息转换实现三维成像的方法具有高分辨率、高能量利用率和高信噪比等特点, 在航天、测绘、**、民用等领域具有突出优势和应用前景。
无扫描 成像激光雷达 2D传感器 光学飞行时间 scannerless imaging ladar 2D sensor optical time of flight
针对典型目标识别问题,提出了一种基于投影寻踪的高光谱目标识别算法。先对高光谱图像进行最小噪声分离变换,计算出本征维度,同时对图像去噪,然后采用信息散度作为投影指标,对投影指标值自适应分割,得到所要提取的波谱曲线,最后用光谱角匹配识别出目标及其位置。高光谱图像验证结果表明,该方法有效地去除了图像噪声,而且能够快速、可靠地提取端元并识别出目标。
高光谱 目标识别 投影寻踪 最小噪声分离 hyperspectral target recognition projection pursuit minimum noise fraction
1 装备指挥技术学院 光电装备系,北京 101416
2 装备指挥技术学院 航天装备系,北京 101416
为了准确获取火炮身管疵病深度参数,提出了一种新的基于等效多基线立体成像的疵病深度测量方法,并采用单摄像机建立了疵病深度自动测量系统。首先,对摄像机采用Tsai两步法进行标校。接着,采用等效多基线立体成像法获取疵病图像。在此基础上,利用标校数据和图像的位置参数,通过疵病特征提取和疵病图像立体匹配处理,获取疵病深度图像的输出,从而得到准确的疵病深度值,实现对火炮身管疵病深度参数的精确测量。测试结果表明: 该疵病测量系统得到的疵病深度测量绝对误差<0.1 mm,相对误差<5%,完全满足火炮身管疵病深度测量的需要,能够为火炮鉴定试验和伴装保障提供重要的技术支持。
火炮身管 疵病 深度测量 立体成像 图像匹配 gun barrel flaw depth measurement stereo imaging image matching 光学 精密工程
2010, 18(10): 2221
以两颗航天器间相对位置参数测量为研究对象,确定了基于单目计算机视觉及目标特征的测量方案,提出了基于超分辩率图像重构技术的航天器间相对位置的高精度测量方法。分析讨论了图像传感器的观察模型、图像传感器及光学测量系统的点扩散函数、配准方法、重构原理及方法。利用地面试验验证了该方法的正确性。试验结果表明:该方法与基于单帧图像及目标特征的方法、基于插值的方法相比较,在测量精度及稳定性等方面都有了较大的提高;与基于单帧图像及目标特征的方法相结合,不仅可以保证在不同作用距离上相对位置的高精度测量,而且具有较高的测量稳定性和可靠性。
航天器 相对位置 计算机视觉 超分辨率图像重构 spacecraft relative position computer vision super-resolution image reconstruction