1 中国科学院上海技术物理研究所 空间主动光电技术重点实验室，上海 200083
2 国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
3 中国科学院大学，北京 100049
4 北京市遥感信息研究所，北京 100011
5 南京大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210123
航空红外光电遥感技术具有可全天时工作、机动灵活、空间分辨率高等不可替代的优势，是遥感科学、国土监测、**应用等领域的重要手段。发展航空红外光电遥感技术对我国的经济发展和**建设至关重要。近年来，航空红外光电遥感技术发展很快，在高光谱分辨率红外成像和高空间分辨率红外成像方面取得了重大突破。高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率、高辐射分辨率是红外光电仪器发展的重要方向，本文在介绍国际最新进展的同时，给出了上海技术物理研究所航空遥感团队在全谱段高光谱、面阵扫描成像两个方面的重要技术突破，成功应用于土地分类、核电站温排水监测等方面，展示了最新成果。
航空遥感 高光谱成像 红外面阵扫描成像 焦平面 光谱仪 航空红外相机 airborne remote sensing hyperspectral imaging infrared area-array scanning imaging focal plane array spectrometer airborne infrared camera
重庆师范大学物理与电子工程学院, 重庆 401331
利用近红外光谱技术对脑组织进行检测实现脑血肿的定位一直以来都是无损光学诊断的研究热点。 为了实现开放式全方位的精准探测, 基于功能性近红外光谱技术提出一种新的方法—阵列扫描式灵敏度法, 即建立全方位阵列探测器, 通过单边阵列式扫描检测来获取不同探测位置的光通量, 计算每个探测器的探测灵敏度, 就能得到全方位的探测信息。 首先, 建立单层有限元模型, 设置光学参数、 光源、 探测位置及边界条件, 将仿真结果与蒙特卡洛的运行结果进行对比, 验证有限元模型条件设置的准确性。 其次, 根据人脑组织结构建立脑部模型, 在模型中插入血肿, 选择波长为850 nm的近红外光作为光源, 设置该波长下各层生物组织的光学参数, 模拟光子在正常脑组织与含血肿脑组织中的传播, 在距光源不同位置的探测器处检测到多组光通量数据, 处理数据后发现有限元仿真软件在图像、 数据方面反映了血肿对光的传播有极大影响。 为研究探测到的光通量信息与血肿位置之间的关系, 基于近红外光谱技术采用阵列扫描式灵敏度法分别改变组织内血肿的方位、 横向位置与纵向深度, 在距光源不同的探测位置处检测到多组光通量数据, 处理数据后建立血肿位置与对应探测灵敏度之间的关系图进行分析。 结果显示采用阵列扫描式灵敏度法, 近红外光谱技术能准确探测血肿的方位信息与横向信息, 且血肿位于源—探测距离中间时, 探测效果最佳, 而纵向深度只影响光子穿过较深层组织的概率, 位置越深, 光子的穿过率越小, 探测灵敏度越小。 由此得出, 基于阵列扫描式灵敏度法可以实现颅脑组织内一定深度处血肿的快速准确定位, 为近红外光谱技术的光学成像、 检测组织内部肿瘤等提供了新思路和有效参考。
阵列扫描式灵敏度 近红外光谱技术 脑血肿检测 有限元法 Array scanning sensitivity Functional near-infrared spectroscopy Brain hematoma detection Finite element method
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
针对面阵凝视器件运用到红外搜索跟踪系统中出现的图像拖尾问题, 分析了造成像移的原因。利用齐次坐标变换关系, 推导出周视搜索过程中的像面位置方程和像移速度方程, 通过对周视搜索过程中扫描像移的建模分析, 指出了补偿后的剩余像移量范围。提出一种动态扫描凝视补偿方案, 确定了凝视补偿扫描器的频率、摆角和速度准确度等参数。并对信号进行傅里叶频谱分析, 确定了补偿扫描器的伺服控制系统带宽。
面阵扫描 像移补偿 调制传递函数 线性度 带宽 array scanning image motion compensation modulation transfer function linearity bandwidth
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
针对面阵凝视器件运用到红外搜索跟踪(IRST)系统中出现的图像拖尾问题, 为解决方位搜索转台变速运动下高质量的IRST系统像移补偿, 提出一种实时视轴跟踪的IRST系统像移补偿控制技术。基于方位搜索转台速率实时感知的振镜高速、高精度控制策略, 实现了对像移的准确补偿。采用高精度M/T测速算法实现了像移的准确计算, 通过对振镜电机建立控制系统模型, 开展了振镜补偿控制算法仿真研究。实验室成像测试结果表明, 在方位搜索转台任意变速运动下, 靶标成像清晰无拖尾, 成像效果与凝视型几无差别。
面阵扫描 像移补偿 视轴跟踪 凝视成像 array scanning image motion compensation LOS tracking staring imaging
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
线阵相机具有高敏感性、高分辨率和高动态性等特点,常用于运动物体成像。在动车组列车运行故障图像动态检测中,由于列车运行速度不是理想匀速通过线阵相机,所拍摄的图像会在列车运行方向上出现拉伸或压缩等变形现象,造成同一列车在不同时间所拍摄到的图像总数不一致,给后续目标自动定位、识别以及故障自动检测带来挑战。为解决图像之间未对齐的问题,提出了一种基于分块式的图像对齐方法。首先对图像进行分块处理、特征提取和匹配、特征量化,然后根据特征点之间的像素距离实现图像分块式校准,最后级联各个校准之后的图像块,完成目标图像与标准图像的对齐。实验结果表明,该方法对线阵相机所拍摄的动车组列车序列图像具有较好的对齐效果,可以精确定位序列图像中的目标。
机器视觉 线阵扫描相机 特征提取 图像对齐 动车组列车 目标定位
麦克奥迪实业集团有限公司, 福建 厦门 361006
详细阐述了现有4种数字切片扫描技术的原理及特点,并对比了优缺点。其中微物镜阵列扫描方案速度快,但实现复杂,成本高;线扫方案可以实现较快的速度,但对控制要求也较高,也容易出现扫描失败的问题;基于面阵传感器扫描的方案,实现较为简单,灵活性较好,可工作于连续运动和走停两种模式,连续运动模式可以提供与线扫接近的扫描速度,走停模式可以提高扫描成功率并获得更好的图像质量。
数字切片扫描 面阵扫描 线扫 微透镜阵列 digital slide scanning array scanning line scanning micro-objective array
1 解放军理工大学, 江苏 南京 211101
2 解放军68028部队,甘肃 兰州 730058
3 南京英恩特环境技术有限公司, 江苏 南京 211101
降水现象是全球水循环和气候变化的重要研究对象。降水粒子谱资料在天气现象的自动观测、云微物理过 程研究和气象雷达回波订正等领域有重要应用。基于线阵图像传感器的降水观测系统可获取降水粒子图像信 息,为雨滴的微物理特性研究提供原始资料。在简述基于线阵图像传感器的降水测量系统工作原理基础上,分 析了线阵降水测量关键技术及线阵数据处理相关问题,分别从光学系统参数需求、线阵传感器高速扫描和线 阵数据处理等方面进行了讨论,以期线阵图像采集技术能更好地应用于降水测量。
降水现象 降水粒子 线阵图像传感器 线阵扫描 precipitation precipitation particle linear image sensor linear array scanning
1 暨南大学 光电工程系， 广东 广州 510632
2 广东交通职业技术学院 电子工程系， 广东 广州 510650
3 暨南大学 光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室， 广东 广州 510632
针对阵列样品的定量检测，构建了一种用于阵列样品检测的扫描式表面等离子体共振生物传感器。首先，基于平面棱镜耦合下的最佳旋转轴位置和双棱镜探测光路搭建了阵列扫描式表面等离子体共振生物传感器。然后，计算了可探测阵列样品的点密度。最后，以蒸馏水和浓度分别为5，10，15，20，25，30，35 mg/mL的葡萄糖溶液作为待测阵列样品进行了多样品点的表面等离子体共振实验。实验测得阵列样品的共振角分别为73.745，73.919，74.052，74.185，74.306，74.408，74.549，74.660°，显示葡萄糖溶液浓度与共振角线性关系良好，证明了该方法和装置的可行性。该装置对提高阵列样品点密度，实现高精度定量检测具有重要意义。
表面等离子体共振 生物传感器 阵列扫描 样品密度 surface plasmon resonance biosensor array scanning sample density 光学 精密工程
2012, 20(11): 2365
1 国防科技大学, 湖南 长沙 410073
2 空军装备研究院，北京 100085
3 95844部队, 甘肃 酒泉 735018
降水粒子识别在天气现象的自动观测、人工影响天气及天气雷达定标等领域有重要应用。针对降水粒子的形 状测量,总结了两种成像探测仪器的原理、主要技术指标、功能及应用情况；提出一种基于线阵CCD的降水 粒子狭缝摄像方法,分析了CCD对降水粒子的线扫描过程及粒子形状获取过程；构建了降水粒子测量的光学 系统,成像系统采用远心光路以提高测量精度,照明系统采用克拉照明以获得均匀照明；最后分析了待解决的问题。
成像 狭缝摄像 线阵扫描 降水粒子探测 imaging slit photographic linear array scanning raindrop detection
1 西安电子科技大学,西安 710071
2 东北电子技术研究所,辽宁 锦州 121000
3 华中科技大学 激光技术国家重点实验室,武汉 430074
本文提出了线阵扫描式激光成像雷达的组成方案,对激光发射、成像接收、分析处理等各个分系统的设计方法进行了详细探讨。以此为依据并且充分考虑了各种参数之间的相互关系,设计出一个原型系统。该系统采用32维APD线列器件,工作波长1.064μm,扫描机构为一维振镜。
激光成像雷达 阵列扫描 对空探测 图像处理 laser imaging radar array scanning air detection image processing
