1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
空间叠层衍射成像是一种基于相干光的无透镜成像方式,因此可以避免透镜系统孔径有限带来的衍射极限问题。目前,空间叠层衍射成像方案多采用机械结构对光探针进行平移,这种方式会使光探针的位置产生偏移误差,导致成像质量的下降。为解决这一问题,利用硅基光子集成技术设计并制作了基于滤波器件的光束空间分配芯片,该芯片上共有16个发射天线,相当于16个光探针,光探针阵列以一定的交叠率照射物体,其衍射图样强度被红外相机的不同感光区域记录。该芯片可以替代传统的机械式光探针来实现空间叠层衍射成像。百纳米级的加工工艺降低了光探针位置的偏移误差,提高了成像的质量和系统的稳定性。同时,由于集成芯片的尺寸仅有毫米级别,故成像系统的尺寸也可相应地减小。
中国激光
2021, 48(15): 1517004
大视场、高分辨率以及相位成像是光学显微领域长期追求的目标,然而这些性能在传统显微成像技术框架中难以兼顾,这在很大程度上限制了传统显微成像技术的应用范围。传统的显微成像方法通常以提高系统造价或降低其他成像性能为代价来提升成像空间带宽积或相位成像能力。傅里叶叠层显微 (FPM) 成像作为一个极具代表性的计算显微成像技术框架,无需精密机械扫描装置及干涉测量系统即可同时实现大空间带宽积与定量相位成像,相关理论及技术已经在数字显微、生命科学等领域得到了广泛的研究和应用,具有非常高的研究价值和应用前景。从基本的物理模型、相位恢复算法以及系统构建方式等几个方面对傅里叶叠层显微成像的相关研究进展进行综述,并对其理论和应用的发展方向进行分析和讨论。
激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1400001
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
提出了一种针对宽视场偏振调制显微成像的顾及多降晰因素的点扩展函数(PSF)估计与图像重构的正则化方法,对降晰过程中图像因偏振角调制曲线的拟合偏差、光学系统退化和电荷耦合器件(CCD)离散欠采样而退化的PSF估计选用了自适应的变指数函数正则化模型,充分利用获取的图像内容特性选用可变的正则化范数,有效抑制了全变分(TV)正则化的阶梯效应和Tikhonov正则化保边性差的缺点。求解过程采用了优化的Split-Bregman迭代算法,在保证估计精度的同时降低了计算复杂度。实验结果表明,本文提出的方法能有效估计出成像退化的PSF,重建的噪声鲁棒性更好。
成像系统 变指数正则化 图像重构 偏振成像
陆军工程大学电子与光学工程系, 河北 石家庄 050000
针对夜视系统前加入窄带滤光片会使其输出图像的信噪比大幅降低的问题,设计了基于负滤光片的真彩色夜视系统,并分别以标准比色板和自然景物为探测目标,设置与基于窄带滤光片真彩色夜视系统的对比实验,利用输出的真彩色夜视图像边缘图与参考图像边缘图的相关系数值来间接评价信噪比。结果表明:在实验一中,当环境照度为0.51 lx时,基于负滤光片的方法与基于窄带滤光片的方法相关系数持平,当照度分别为0.12,0.04,0.01 lx时,前者相对于后者相关系数分别提高了14.9%,26.8%,128.0%;在实验二中,前者相关系数亦高于后者。故与传统真彩色夜视系统相比,基于负滤光片的真彩色夜视系统可工作于更低照度条件下,能够输出具有更高信噪比的真彩色夜视图像。
成像系统 夜视 真彩色夜视 负滤光片 信噪比 光学学报
2019, 39(12): 1211003
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
杂光系数是评价光学系统成像质量的重要指标之一。一般情况下,杂光系数只有在光学系统加工完成之后,才能运用实测方法得到,且如果实测结果不理想,需对光学系统的杂光抑制方法进行调整以增强其抑制效果。针对上述问题,提出了一种在光学设计阶段求得杂光系数的方法。该方法运用光学仿真软件TracePro为光学系统建模、分析和光线追迹,运用数学分析软件Matlab对仿真结果进行拟合,最终求出杂光系数。该方法的优点是将杂光系数的分析与计算提前,准确评价光学系统的杂光抑制能力。
成像系统 杂光 杂光系数 成像光学系统 杂光抑制 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 122901
1 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
2 吉林建筑大学 电气与计算机学院, 吉林 长春 130000
3 中国大唐集团技术经济研究院,北京 101401
联合GPS、ISN、LiDAR、测距机等, 构建超POS信息；计算最小视场分辨率、像元数、焦距等选择相机；将POS采集系统与相机组合成LiDAR多通道光谱图像异常识别系统.采用多通道匹配融合法融合紫、红外、彩色图片, 基于Hough变换, 通过同族容器归纳法确定疑似故障点.运用Hough变换、免疫遗传Snake、最小二乘法解析椭圆形貌, 解决绝缘子异常识别问题.工程实验表明, 该系统平均探测精度是82.4%, 优于直升机与人工平均值24.05%, 是一种高效率的智能电网巡线排查手段.
输电线路巡检 激光雷达多光谱图像异常识别 超POS信息 多通道光谱成像系统 high-voltage line inspection LiDAR Multispectral image anomaly recognition tech super POS information multichannel spectral image system
合肥工业大学 光电技术研究院 特种显示技术教育部重点实验室 特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室,安徽 合肥 230009
针对机载液晶显示的特殊要求,设计了一种四基色发光二极管(LED)背光源。采用了能单独控制亮度的红、绿、蓝、琥珀等4种颜色的LED,以克服现有滤光片方法带来的夜模式下显示色域大幅下降的问题。在昼模式下工作时,4种颜色的LED同时发光,混合成白光;在夜模式下工作时,关闭红色LED以减少红外辐射,而绿、蓝、琥珀等3种颜色LED工作。计算了夜模式下3种颜色的混合配比。将蓝色LED的混光比例作为固定值代入昼模式下计算得到红、绿、琥珀的配比。仿真设计了采用红、绿、蓝三合一LED和单独琥珀色LED的背光源,分析了它们的性能,并开发了实际样品。测试结果表明: 昼模式下,背光模块的发光强度为23 515 cd/m2(屏前亮度为1 175 cd/m2),非均匀性为8.07%,色域为NTSC(National Television Standard Committee)的116.5 %;夜模式下,背光模块的发光强度为15.36 cd/m2(屏前亮度为0.77 cd/m2),非均匀性为15.49%,色域为NTSC的83.5 %,满足机载液晶显示的要求。
发光二极管(LED) 背光源 夜视成像系统 液晶显示 色域 Light Emitting Diode(LED) backlight Night Vision Image System(NVIS) liquid crystal display color gamut
提出了以高分辨率、小视场的子眼镜头为中心, 曲面阵列化排布多个分辨率较低、视场大的边缘阵列子眼镜头的人工仿生复眼的结构形式.基于物方视场空间应该保证无缝拼接并尽量缩小重合区域的原则, 分析并得到子眼镜头在X方向和Y方向上视场角与复眼系统总体视场角的数学关系式,推导出了边缘阵列子眼镜头的周期阵列数n的数学模型, 确定了子眼镜头在曲面上的阵列排布方式.依据曲面阵列排布形式设计了子眼镜头曲面固定本体, 提出了利用自带光源的自准直经纬仪及计算机图像处理技术的装调方法.在实际装配和调整过程中, 完成了中心子眼镜头和边缘第一阵列子眼镜头的安装, 利用该系统采集图像数据, 结果表明: 物方视场空间的实际重合区域与理论设计一致.
仿生复眼 成像系统 视场拼接 装调 结构设计 曲面阵列 光学设计与制备 Bionic compound eye Image system Field stitching Alignment Structure design Curved surface array Optical design and fabricatio 光子学报
2014, 43(11): 1122001
1 海军工程大学 兵器工程系，武汉 430033
2 海军装备部，北京 100841
为了研究距离选通水下成像系统在采用等步长搜索策略进行目标搜索过程中增强型电荷耦合器件(ICCD)接收水体后向散射光能量的变化规律，建立了ICCD接收水体后向散射光能量计算模型，推导了单次成像时ICCD接收水体后向散射光能量的计算公式，对选通成像系统在搜索目标过程中，ICCD接收到水体后向散射光能量的变化规律进行了仿真计算和实验验证，利用ICCD显示图像的平均灰度和ICCD接收到水体后向散射光能量的对应关系，实验中得到了水体后向散射光能量变化规律的数据。结果表明，ICCD接收到的水体后向散射光能量随着距离增大近似呈指数下降。
成像系统 距离选通 水体后向散射光 变化规律 image system range-gated water backscattering light change rule
1 海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
2 海军装备部, 北京 100841
距离选通水下激光成像系统是一种基于时间标记原理的水下光电成像系统，它能够有效抑制水体后向散射光的干扰，提高目标探测距离，具有较高的**和民用价值。距离选通水下激光成像系统在对距离未知的目标搜索过程中，准确地设置系统的搜索范围，对于提高距离选通成像系统对距离未知目标的搜索效率具有重要的意义。根据距离选通成像原理，搭建了距离选通成像实验系统，建立了成像系统的几何模型，分析并计算了距离成像系统的最小探测成像距离和最大探测成像距离，给出了最小探测成像距离和系统结构参数之间关系的仿真计算结果，并用实验验证了最大探测成像距离与水体衰减系数之间的关系。
成像系统 距离选通 搜索范围 水体衰减系数 image system rangegated searching range water attenuation coefficient
