1 南京大学超导电子学研究所，江苏 南京 210023
2 网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111
3 江苏亨通太赫兹技术有限公司，上海 200120
在自行搭建的双焦点太赫兹主动成像系统基础上，建立了与角度相关的拟合函数，并利用最小二乘拟合多项式的方法对拟合系数进行计算，成功将扫描轨迹的几何光学追迹计算过程简化成为二元函数计算。该系统为收发同路式像方旋转镜扫描。由于拟合自变量对太赫兹图像的影响很大，采用两种不同的拟合自变量进行计算，并且通过数值分析和成像结果分析比较两者的优劣。实验结果表明，当以旋转镜法向量的坐标分量作为拟合自变量时，计算扫描轨迹的速度减小至3 s/frame，且太赫兹图像非常准确。该系统实现了在约8 m处，50 cm×100 cm视场内达3 cm空间分辨率的快速精确成像。这为扫描式太赫兹快速成像系统提供了有价值的参考，对实时太赫兹安检、无损检测等领域有着实用意义。
成像系统 太赫兹主动成像 最小二乘拟合多项式法 拟合轨迹 快速成像 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1211003
1 东南大学 微电子学院，江苏 南京 210096
2 东南大学 电子科学与工程学院，江苏 南京 210096
主/被动成像系统具备多种成像模式，集成度高、成本低、系统运行效率高，应用前景良好。设计了一种64×64规模的多功能红外焦平面阵列读出电路，在30 μm像元中心距的限制下实现了日光标准成像、微光成像、异步激光脉冲检测和二维激光测距四种成像功能。基于TSMC 0.35 μm工艺，完成了多功能读出电路的芯片设计与流片验证。电路复用设计和像素共享架构显著降低了版图面积。CTIA的T型开关有效减小漏电流，改善了红外被动成像电路的动态范围，高增益模式下动态范围达60 dB，低增益模式下动态范围达68 dB。并且满阱电荷容量分别为203 ke−和1.63 Me−。三级push-pull运放和MOS反馈电阻使RTIA兼具高增益和小尺寸。芯片测试结果表明，电路具备主/被动成像功能，性能良好，可应用于红外焦平面激光雷达成像系统。
读出电路 红外热成像 激光主动成像 主被动成像 ROIC infrared thermal imaging laser active imaging active and passive imaging 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220139
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
地基光学成像是对空间目标进行探测识别的重要手段。本文分析了近十几年间建立的用于天文观测的巨型望远镜设备不能对地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)目标进行高分辨率观测的主要原因: 除大气湍流对成像质量的影响和分辨率的限制外, 还有GEO目标尺寸和目标亮度昏暗问题。因此需要引入非传统成像技术解决上述问题。 本文研究了几种采用激光照明的非传统光学成像方法, 具体分析论证了稀疏孔径成像、强度相关成像、剪切光束成像和傅立叶望远术等光学成像技术, 阐述了各成像技术的优势与局限性, 分析了几种方法对GEO暗弱目标高分辨率成像的应用前景。
空间目标 高分辨率 光学成像技术 激光主动成像 space objects high resolution optical imaging techniques laser active imaging
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种基于轮廓曲率去噪和仿射不变矩的目标识别方法, 适用于激光主动成像这样的高噪声复杂应用场合。通过计算每个像素及其邻域的轮廓曲率, 判断像素携带的信息量大小, 据此对像素点进行分类。对分属不同类别的像素点, 使用不同滤波参数的 Lee滤波器进行滤波。对滤波后的图像再次提取出轮廓, 计算轮廓的仿射不变矩, 训练分类器进行目标识别。实验结果表明, 本文算法在噪声环境下对目标的仿射变换具有较高的识别率, 并且满足激光主动成像识别系统对于实时性的要求。
目标识别 激光主动成像 轮廓曲率 仿射不变矩 target recognition laser active imaging contour curvature affine invariant moment 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 305
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
结合太赫兹辐射源及焦平面探测器特性, 同时考虑目标-背景特性、大气衰减及器件衰减等影响, 研究建立了太赫兹主动成像系统的最小可分辨对比度匹配滤波器模型.并结合文献示例以及实际太赫兹焦平面主动成像系统的测试结果, 验证了最小可分辨对比度模型.结果表明, 实验测量值和计算值基本一致, 误差在合理范围之内, 从而表明了本文模型的有效性.
太赫兹 主动成像 最小可分辨对比度 匹配滤波器 terahertz active imaging minimum resolvable contrast (MRC) matched filter
快速有效地对所获图像进行去噪是提高激光主动成像制导精度的关键一步。针对成像中的散斑噪声，提出了一种改进的小波阈值与基于积分图像的非局部均值滤波相结合的去噪算法。首先对激光主动成像图像进行噪声分析；然后通过对数变换将乘性噪声转换为加性噪声；而后将含噪图像进行两层小波分解，在第一层高频部分运用改进的小波阈值法，在第二层高频部分运用基于积分图像的非局部均值滤波算法进行去噪；最后进行相应的逆变换得到去噪图像。理论分析和实验结果证明，该算法能有效去除噪声，较好地保证了图像细节，并且满足激光主动成像制导对图像去噪实时性的要求。
激光主动成像制导 小波阈值去噪 非局部均值滤波 积分图像 图像去噪 laser active imaging guidance wavelet threshold denoising non-local means filtering integral image image denoising
中国人民解放军火箭军工程大学控制工程系, 陕西 西安 710025
针对激光主动成像图像特点, 提出一种分数阶微分与Sobel算子相结合的边缘检测算法。构造小波软阈值法与非局部均值滤波相结合的去噪算法对图像进行预处理；分析传统Sobel算子的不足, 并利用分数阶微分对其进行改进, 提出基于分数阶微分和Sobel算子的四方向边缘检测模型对图像进行梯度运算；运用最大类间差分法自适应选取阈值实现二值化完成边缘检测。实验结果表明, 与传统边缘检测算法相比, 该算法能够检测出更多的图像边缘细节, 且具有更好的可匹配性参数。
图像处理 激光主动成像 边缘检测 Sobel算子 分数阶微分 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 081007
1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院 航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
为了研究凝视型激光主动成像系统对非合作目标的成像性能及在目标跟踪中的应用,设计了基于APD阵列和分束照明的凝视型激光主动成像系统。对激光回波功率与目标距离之间的关系进行了理论分析, 结果显示: 200 m外目标的回波功率小于1 μW。为提高系统作用距离, 选取高增益带宽积跨阻放大器OPA657N提高系统增益, 并通过优化元件布局来克服高跨阻值时的通道串扰。实验验证了距离方程的正确性。在此基础上, 采用八连通团块检测方法实现目标探测, 并对两轴目标跟踪进行了实验验证。结果显示: 系统能够对200 m处非合作目标稳定成像, 并能获取420 m处非合作目标的回波信号; 当目标在俯仰轴、偏航轴方向行程大于2.5°时, 系统能够实时探测并稳定跟踪。
激光主动成像 凝视型 目标跟踪 非合作目标 laser active imaging staring type target tracking non-cooperative target
为了有效抑制激光主动成像中的散斑噪声以及保护边缘细节信息, 提出一种基于同态滤波和改进阈值整数提升小波变换级联的散斑噪声抑制方法。首先,使用同态滤波将乘性散斑噪声变为加性噪声, 然后使用整数提升小波变换进行分解; 再次, 在分析经典阈值方法存在不足的基础上, 设计了一种新的阈值函数模型以及自适应阈值计算方法, 并对小波分解系数进行阈值处理; 最后, 进行小波系数重构和同态逆变换, 得到去噪后的图像。仿真实验表明, 该算法能够有效抑制噪声, 同时能够较好地保护图像的边缘, 具有较强的实用性。
激光主动成像 图像去噪 提升小波变换 阈值函数 laser active imaging image denoising lifting wavelet transform threshold function
