1 北京电子工程总体研究所，北京 100854
2 北京遥感设备研究所，北京 100854
带摆镜的像方扫描光学系统通常只在一维方向扫描成像，当摆镜在二维方向摆扫成像时，摆镜方位俯仰耦合运动带来的对光轴指向、光斑尺寸、成像性能等影响不能忽略。分析了不同的摆镜扫描光学系统的基本形式，并对像方摆镜扫描光学系统二维摆扫带来的影响进行了分析。对内轴为方位、外轴为俯仰的像方摆镜在不同的二维摆扫角度下的入射光轴指向和窗口处光斑尺寸进行了理论计算，提出了二维像方摆镜扫描光学系统设计与分析方法。利用Zemax建立了二维像方摆镜扫描光学系统模型，仿真分析了不同方位俯仰摆扫角度下的成像性能、光轴指向以及窗口挡光情况。在不同方位俯仰角度下，光学系统在17 lp/mm处MTF均大于0.4，窗口极限挡光小于21.4%。
红外 像方扫描 二维摆镜 光学系统 infrared image space scanning two-dimension tilt mirror optical system 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210407
1 中国气象科学研究院, 中国气象局大气化学重点开放实验室, 北京 100081
2 法国里尔大学大气光学实验室, 里尔 59000, 法国
基于 2005-2013 年 POLDER-3 多角度偏振观测资料, 通过最新开发的可以实现气溶胶光学特性及组分信息同时反演的气溶胶组分卫星反演方法获得全球气溶胶综合产品, 并利用 AERONET (Aerosol Robotic Network) 全球站点观测资料对反演获得的气溶胶光学辐射特性产品进行了综合评价分析, 讨论了气溶胶组分反演方法的适用性和先进性。结果表明, 气溶胶组分反演方法应用于多角度偏振观测中, 不仅可以获得高精度的多个波段气溶胶光学厚度 (AOD) 产品, 还可以获得多个波段吸收性气溶胶光学厚度 (AAOD) 以及不同波段组合下 (440/670 nm, 670/870 nm, 870/1020 nm, 440/1020 nm) ngstrm 指数 (AE) 等气溶胶光学辐射特性产品, 并且这些气溶胶光学特性反演产品都具有较小偏差, 表明气溶胶组分反演方法能够更好地对观测数据实现拟合, 获得更丰富更精确的气溶胶卫星反演产品, 为进一步优化算法并提供更加精确的卫星产品奠定基础。
大气气溶胶 气溶胶组分方法 卫星偏振观测 气溶胶光学辐射产品 atmospheric aerosols aerosol component method satellite polarimetric observations aerosol optical and radiative properties 大气与环境光学学报
2022, 17(1): 160
提出了一种基于不等占空比二元光栅的相位测量轮廓术(PMP)。所用的光栅只有0和255两个灰度,消除了投影仪的伽玛非线性对正弦光栅灰度的影响,同时可将投影系统的刷新频率提高一个数量级。所提方法的测量精度高于罗奇光栅离焦投影傅里叶变换轮廓术的,重复精度高于传统正弦光栅PMP。
机器视觉 三维测量 二元光栅 不等占空比 滤波 相位测量轮廓术
为了实现人体外周血白细胞的快速无重复自动扫描,提出了一种新的聚类方法——视窗聚类法。由于人体外周血白细胞在血液涂片中分布稀疏且不均匀,传统的利用高倍镜直接逐行扫描的人工方法效率比较低下。用高倍物镜有目的地对有白细胞的区域进行拍摄可以提高白细胞的扫描效率。用低倍物镜预扫描血片,由于低倍物镜视场大,在低倍图中,用图像处理的方法可获得白细胞核心坐标。视窗聚类方法首先用最大最小距离聚类方法确定白细胞核心原始聚类中心,再按照高倍镜视窗大小对聚类中心进行调整,在确保各聚类视窗内无重复白细胞存在的同时,尽可能合并原始聚类中心,减少总的聚类中心个数。以新的视窗聚类中心组成高倍物镜扫描路径扫描血片,可保证高倍图像最大程度地包含尽可能多的白细胞,进而减少高倍图像的拍摄次数,实现了白细胞的快速无重复扫描。实验表明,用该方法获取110个无重复的白细胞图像仅需要拍摄高倍图像72~85幅,整个过程大概需要1.5~2.0 min。同时,视窗聚类方法可以在无人监管的情况下完全避免白细胞图像的重复拍摄,实现了人体外周血白细胞的自动扫描。
白细胞 无重复扫描 视窗聚类 最大最小聚类 白细胞自动扫描 leukocyte non-redundant scanning window clustering max-min clustering leukocyte fast scanning
在相位测量轮廓术中,传统的相位-高度映射通过对若干已知高度平面的单次数据采集来完成标定。在标定过程中,不同时刻所采集的数据肯定有所不同,从而在标定时计算出的待标定系数也有所不同,这就影响了相位-高度映射精度。为了提高相位-高度映射精度,提出了对参与标定的平面进行多次测量,从而能得到多组标定系数,采用平均标定系数来代替单次标定系数的标定方法,使标定系数更加真实稳定,受时间的影响减小。通过测量若干给定高度平面验证了该方法的有效性,通过测量“心”形物体的三维面形验证了该方法的实用性,表明该方法能有效提高相位测量轮廓术测量精度。
三维测量 相位测量轮廓术 系统标定 相位高度映射 三维重构 3D measurement phase measuring profilometry system calibration phase-to-height mapping 3D reconstruction
提出了一种采用加速鲁棒特征算法匹配运动物体的特征点，实现在线三维测量的方法.该方法只需投影一固定的正弦光栅到在线运动中的被测物体表面上，使投影光栅线垂直运动方向，当物体每移动相同的距离，由CCD采集到相应的变形条纹图，从中提出对应的背景光场，借助SURF算法对各帧背景光场的物体进行特征匹配，即可获得一组具有等步相移量的等效相移条纹图，从而采用等步相移算法可重构出在线运动物体的三维面形.实验验证了该方法的有效性和可行性，并与在线FTP方法进行了比较，所提方法的平均绝对误差小于在线FTP方法的二分之一，均方根误差小于在线FTP方法的四分之一.
在线三维测量 像素匹配 SURF算法 特征匹配 等步长相移算法 相位展开 测量 On-line three-dimensional measurement Pixel matching SURF algorithm Feature matching Equal phase-shifting algorithm Phase unwrapping measurement
四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610064
像素匹配是在线三维测量中的关键技术之一, 提出了基于归一化等相面的在线三维测量像素匹配方法。仅投一帧正弦光栅条纹到在线运动的物体上, 由CCD再依次移动相同步距时刻同步采集受物体调制的变形条纹图。利用FTP方法预测物体不同位置的相位信息并进行归一化, 再以二值化等相面协助像素匹配, 不仅实现了物体在各帧条纹图中的像素坐标一一对应, 而且归一化减少了由于物体运动产生的不同位置相位展开起始点不一致导致的不同位置相位展开的差异性而引入的误差, 同时节省了像素匹配计算量。对最大高度为8 mm的peaks函数型物体的模拟结果表明: 均方差为0.021 mm, 像素匹配时间上, 该方法较直接用FTP方法预测得到的相位为模板进行像素匹配缩短了近2倍, 同是实物测量也验证了该方法的有效性和可行性。所提方法不仅可以保证在线三维测量的精度, 而且有效地提高了测量速度。
信息光学 像素匹配 归一化 二值化 等相面 information optics pixel matching normalization binarization equiphase plane FTP FTP 红外与激光工程
2017, 46(7): 0717004
基于凝视红外成像制导工作的原理,论述了凝视红外成像末制导系统虚拟样机及其工作环境建模方法,介绍了红外成像制导仿真系统数学软硬件环境和仿真方法,给出了初步的数学仿真结果,对开展凝视红外成像末制导系统技术研究具有指导意义.
红外成像制导 模型 仿真
高速流场光学传输效应是影响红外成像末制导技术在高速导弹上应用的关键.研究了气动光学传输效应中层流流场光学传输分量的计算方法,应用光线追迹法和物理光学方法研究层流流场引起的像偏移和低程度的像模糊,结合典型状态下的流场数据,进行了高速层流流场光学传输效应的数学仿真,得到了仿真计算结果.采用实际计算出的流场数据,得出的计算结果与工程计算的结果相比较,证明所建立的气动光学高速流场光学传输效应理论模型基本正确,可以用来进行仿真计算.
气动光学效应 层流流场 数值模拟 点扩散函数 Aero-optical effects Laminar flow field Numerical simulation Point spread function （PSF）
