摘要：提出了一种新型连续变焦结构形式,在现有经典四组元机械补偿变焦模型的基础上,添加一个独立的变倍组,利用二个变倍组级联的方式获得超大变倍比,并推导了数学模型.在此基础上,针对制冷型中波探测器,研制了一套大变倍比大相对孔径连续变焦红外光学系统,解决了大相对孔径红外变焦系统变倍比难以提高的问题.该光学系统工作波长3. 7～4. 8μm,冷光阑效率100%,可实现从焦距6 mm至330 mm连续变焦,在F数恒定为2的同时,变倍比高达55倍.该系统仅包含八片镜片,其中三片镜片独立运动实现变焦.设计结果显示,该系统在6 mm至330 mm的焦距范围内,变焦曲线平滑、像质良好.实验室测试和外场成像结果显示,该系统在整个焦距范围内成像效果清晰,达到设计要求,验证了这种新型连续变焦数学模型的应用效果.

摘要：提出了一种三次成像红外连续变焦面阵扫描光学系统,在传统红外二次成像光学的基础上,增加了连续变焦的望远系统。通过正组元变焦,负组元补偿的方式,可实现连续变焦。在中间平行光路中,引入扫描振镜,可补偿由于扫描平台转动带来的曝光时间内的物面的移动,保持系统在旋转扫描时成像清晰与稳定,没有拖影。设计了60~360mm连续变焦面阵扫描中波光学系统,变焦全过程畸变小于0.5%,通过测试,光学系统各焦距的性能良好,可实用于连续变焦搜索与跟踪一体的红外系统中。

摘要：完成了红外制冷机驱动系统滤波器的设计与仿真。针对系统关键器件的特性,采用合理算法建立精确的联合仿真模型。并借助联合仿真模型提取分析了系统的干扰机理。基于阻抗失配理论分析了不同滤波器拓扑的插入损耗与源和负载阻抗间的关系。最终提出了一套基于干扰机理的传导干扰滤波器设计及优化方法,该方法有效地优化了滤波器的性能,并降低了设计冗余。通过实验验证了该方法的准确性与可行性。

摘要：水质遥感监测是遥感的重要应用方向之一,作为传统水体采样化验的辅助手段,具有快速、大面积、无接触的技术优点。然而,目前内陆河湖水环境监测常用的遥感传感器大多是针对陆地观测或海洋水色观测而设计的,其性能指标的设计和设置并未考虑到内陆水体特性,限制了水质遥感定量监测的应用。针对这一问题,提出了一种基于变异系数和噪声占比指数的水质参数反演光谱特征构建方法,并通过光谱仿真模拟实验,研究光谱分辨率、信噪比以及辐射分辨率对典型水质参数反演模型的影响。选择上海市三项典型水质参数溶解氧(DO)、总磷(TP)和氨氮(NH_(3-)N)为研究对象,分别构建了水质参数反演光谱特征及相应遥感反演模型,然后开展光谱仿真模拟实验,定义了敏感度S和水质敏感微分指数CI,进行敏感性分析。最终从模型反演准确度和稳定性两个方面来评价仪器参数对水质参数遥感反演模型的影响。结果表明:光谱特征构建方法能有效确定水质参数反演特征波段。光谱分辨率对比值型的水质参数反演模型的影响较小,而信噪比和辐射分辨率对模型影响较大,随着信噪比和辐射分辨率的增加,水质参数模型精度和稳定性都有一定提升。综合仪器指标敏感性分析,可知当信噪比优于56 dB,辐射分辨率不低于9 bit,光谱分辨率适宜,能够较好地应用于内陆河湖水质遥感监测。该研究不仅可以为面向内陆河湖水质监测的传感器的研制提供参考和借鉴,还能为水资源监管部门进行水质遥感监测提供技术支持,有利于加快水环境智能化监测体系的构建。

摘要：受限于初始构型和光学加工能力,现有X射线成像诊断设备的最优空间分辨率被限制在3~5μm。提出一种基于开放式Wolter构型的亚微米分辨率X射线显微镜。详细介绍了显微镜的光学结构、设计方法和关键参数。提出一种适用于RayleighTaylor不稳定性诊断的大视场、高分辨率X射线显微镜的光学设计方案。开展了基于光线追迹的构型验证、像质仿真和系统响应效率评价。显微镜设计工作能点为2.5 keV,有效视场为±0.35 mm,在全视场范围内空间分辨率优于1μm,几何集光立体角为3.73×10^(-5) sr,峰值响应效率为1.52×10^(-5) sr。

摘要：针对复杂背景下点目标的单帧检测,明确提出有效像元的检测,基于点目标的局部相关性以及目标和背景的局部差异,提出了一种改进的基于马尔可夫随机场(Markov Random Field,MRF)的点目标检测算法.该算法依据一种基于复杂背景可分性度量的信杂比(Signal to Clutter Ratio,SCR)准则对MRF进行迭代优化的初始配置.在此基础上,改进了MRF标记场的先验概率模型,设计了一种基于欧式空间度量的MRF先验概率能量函数,构造了MRF对欧式空间距离的标记场概率响应模型,并通过高阶能量函数提高了目标概率对邻域标记变化的响应能力.分析结果表明:该算法在结构化背景中的性能更优,相比于传统Potts模型在目标辐射维度的检测能力更强,是一种鲁棒性更强的检测算法.

摘要：雾霾天气由于悬浮粒子的存在,降低了红外成像系统的对比度和视觉质量。现有的去雾方法大多侧重于增强全局对比度或在图像中采取局部网格透射率估计策略,容易导致图像信息丢失、光晕伪影以及天空区域失真的现象。针对这些问题,本文提出了一种基于超像素结构分解以及信息完整性保护的单幅图像去雾方法。在该模型中,首先基于局部结构信息,设计了分层超像素算法自适应地将图像分割成多个目标区域以消除光晕伪影。同时为了避免局部高亮目标造成估计误差,采用基于超像素块的改进四叉树细分方法获得全局大气光值。在此基础上,利用组合约束通过最小化信息损失实现透射率图最优化。在真实红外雾天图像上的实验表明,在定性和定量方面与现有的经典算法相比,本文所提方法在对比度和可见性方面具有优越性。

摘要：短波红外(short-wave infrared,SWIR)一般指900~1 700 nm的光波段,是肉眼不可见的光波段,这种波段目前主流的探测器以InGaAs为主,主要用于军事、生物以及材料光谱分析等领域。短波红外荧光成像以其对生物组织光学损伤小、成像深度大、成像信噪比高、空间和时间成像分辨率高等特点,使得基于InGaAs探测器的生物光学成像成为生物组织观测领域的研究焦点。生物光学窗口的多窗口宽谱段的荧光光谱特性,使得可以对生物组织采集多谱段的光谱图像,以此来观察生物组织的在不同光谱照明下的结构特性。针对生物光学窗口的光谱特性,设计了一种基于InGaAs探测器的多谱段的小鼠静脉成像系统,可以无接触采集小鼠静脉红外光谱图像,对测小鼠的静脉红外光谱。设计的基于InGaAs探测器的短波红外探测器,可以实现最高5 000 ms的积分时间;积分时间的延长,显著地提升了静脉成像的信噪比,同时其光谱响应特性很好的覆盖了第二生物光学窗口以及第三生物光学窗口。针对光学显微特性的成像特点以及静脉组织在图像中的特征表达,设计了一种新型的单光谱多焦距融合算法,可以很好的实现静脉图像的红外光谱观测。提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波(gradient domain guidedfilter,GDGF)多焦距融合算法,来补偿显微特性的成像缺陷。通过多尺度梯度域引导滤波算法,实现对显微对焦区域的提取,进而实现对融合决策函数的计算,最后再通过梯度域引导滤波将得到的融合决策函数精细化处理最终得到我们的融合算法的最终决策融合函数。实验表明,设计的InGaAs短波红外探测器很好的满足了对小鼠静脉荧光光谱成像的需求,分别实现了针对小鼠静脉的1 100,1 250和1 350 nm等多个波段的光谱成像,以及在同一激光照明下实现多个焦距下的光谱成像。同时设计的融合算法很好的提取了小鼠静脉图像的对焦区域,在将多焦距图像融合的同时又减少了噪声的引入,实现了高质量全局静脉成像。

摘要：本文介绍了高分五号(GF-5)卫星上的主载荷之一—可见短波红外高光谱相机AHSI (the Advanced Hyperspectral Imager)的基本结构、成像原理、系统组成、关键技术和系统性能。该相机是国际上首个采用改进型Offner结构凸面光栅分光的星载高光谱相机,具有60 km的幅宽、30 m的空间分辨率和5/10 nm的光谱分辨率,同时获取地表地物在400—2500 nm范围内330个谱段的空间、辐射与光谱信息,具有突出的地物探测和识别能力。相比国际上经典的高光谱相机Hyperion,该相机幅宽提高8倍,谱段数增加近百个,信噪比提升近4倍;与德国、日本、意大利、印度等国际上当前发展的高光谱相机比较,该相机在幅宽和光谱通道数等方面具有明显优势,其综合性能处于国际领先水平。

摘要：为实现传统红外成像系统与红外偏振成像系统探测能力的比较,基于系统的最小可分辨温差和最小可分辨偏振度差,分别建立了二者的作用距离模型,讨论了非理想探测器的参数对系统探测能力的影响,并设计了相应实验,验证了建立模型的可靠性,为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供了参考。