摘要：随着科技发展,如何解决大视场和高分辨率之间的矛盾成为了众多科技人员的研究重心之一,本文提出了双小凹成像系统的概念,在传统仿真人眼的单小凹成像系统的基础上,通过引入反射式液晶空间光调制器对光学系统进行两个视场内波像差的调制,改善对应的像差,从而实现了大视场内低分辨率成像的条件下,在两个特定的视场内满足高分辨率成像,因此可解决大视场和高分辨率的矛盾.本文通过设计一个参考波长为587 nm,视场为60°(即±30°),°F数为F/8,焦距为60 mm的双小凹光学成像系统,并利用CODE V软件模拟仿真实现了5°和17°双视场高分辨率成像,其余视场低分辨率成像,并以32×32的采样分辨率计算了该系统的衍射效率,验证了设计方法的科学性和准确性.

摘要：为了对偏振热成像系统进行定标,设计了反射式红外可控部分偏振辐射源,从理论计算和实验测量两方面进行对比论证.首先,推导了铝反射镜的穆勒矩阵,提出了辐射源出射辐射偏振态的理论计算方法,结果表明,能够产生线偏振度小于0.80、圆偏振度小于0.60的长波红外部分偏振辐射.然后,基于铝反射镜搭建了部分偏振辐射源,并用线偏振热成像系统对出射辐射的偏振态进行测量,结果表明该辐射源可以产生线偏振度在0.25~0.85之间的长波红外部分偏振辐射,当铝反射镜入射角低于80°时,线偏振度测量值的相对标准偏差低于6%.

摘要：从热红外图像对比度低、细节信息不足等特点出发,提出了一种面向热红外图像的景深估计方法。首先,设计了一种红外特征聚合模块,提高了对目标物边缘和小目标的全方位深度信息获取能力;其次,在特征融合模块中引入了通道注意力机制,进一步融合通道间的交互信息;在此基础上,建立了一种深度估计网络,实现热红外图像的像素级景深估计。消融实验与对比实验的结果表明,该方法在热红外图像像素级景深估计中性能优于其他代表性方法。

摘要：针对低照度图像存在亮度低、噪声大、颜色偏差和细节纹理丢失等问题,提出一种双路混合注意力的跨层次特征聚合图像增强方法。首先,设计多尺度双路注意力残差模块(Multi-scale Dual-path Attention Residual module,MDAR),MDAR包括并行多尺度特征采样块(Parallel Multi-scale Feature Sampling Block,PMFB)和双路混合注意力块(Dual-path Hybrid Attention Block,DHAB)。其中PMFB用于提取和融合多尺度特征信息,促进局部特征的全局化表示,使图像细节信息得到有效增强,而DHAB能够对图像噪声区域和颜色信息给予更大关注,缓解不同注意力间特征的差异,有效抑制噪声,提高图像质量。此外,设计跨层次特征聚合模块(Cross-level Feature Aggregation Module,CFAM),将不同层次特征进行融合,弥补深层特征与浅层特征之间的差异,强化对浅层特征的感知,实现图像增强。实验结果表明,所提方法在LOL数据集上的PSNR,SSIM,LPIPS和NIQE分别达到了22.347 dB,0.850,0.178和4.153;在MIT-Adobe 5K数据集上的PSNR,SSIM,LPIPS和NIQE分别达到了22.703 dB,0.903,0.137和3.822。与其他算法相比均有较大提升,证明了所提方法的有效性。

摘要：中阶梯光栅因其具有高分辨率、高衍射级次和全谱闪耀等特性,能够实现宽波长范围内的高分辨率全谱直读,常用于天文光谱仪及高端商用光谱仪中.然而,中阶梯光栅的衍射因为级次重叠严重,需要交叉色散形成二维光谱成像于面阵探测器.使用单一成像镜的二维靶面成像很难保证像面像质均匀,进而造成全谱范围内分辨率差异大,特别是边缘波长处分辨率明显降低的问题.为解决这一难题,本文提出了一种结合三反消像散光学系统的折叠型中阶梯光栅光谱仪方案(echelle spectrometer with three-mirror anastigmat,ESTMA),以三反消像散光学系统的3面反射镜代替常规中阶梯光栅光谱仪设计中的单成像反射镜.复色光经过入射小孔后被离轴抛物面镜准直,再由中阶梯光栅色散,用反射棱镜进行交叉色散,最后由三反消像散光学系统成像于面阵探测器.设计光谱范围为200~600 nm,焦距为350 mm.设计通过Zemax光学设计软件进行仿真及优化,结果显示,相对于单成像镜设计,ESTMA方案的全谱范围内像斑大小均匀,点列图均方根半径小于1μm,全波段仿真分辨率小于30 pm.在自建的实验平台上进行验证,实验结果表明,系统在253.652 nm、365.015 nm、404.656 nm、435.833 nm、546.074 nm处的实测分辨率分别为23.42 pm、23.46 pm、27.20 pm、32.74 pm和40.92 pm,除中心波长以外的实测波长分辨率显著优于单成像反射镜设计的理论分辨率,光谱仪的分辨率整体提升.

摘要：针对拦截空中目标的场景,提出一种考虑攻击角度的制导控制一体化(integrated guidance and control,IGC)方法,同时考虑输入饱和以及攻角的约束问题。首先,在俯仰平面下对包含不确定性的系统进行了建模。基于反演法和指令滤波器,处理了攻击角度约束问题和执行器机械限制的输入饱和问题,设计了含误差积分反馈的补偿项以处理跟踪误差,引入了障碍Lyapunov函数将攻角约束在预设区间。基于Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性和变量的有界性,以及各约束条件的成立性。仿真实验表明,方法能够以预设角度有效拦截目标,过程满足对输入以及攻角的约束条件,同时具备较强的鲁棒性。

摘要：针对在外场实现探测器损伤状态实时探测的需求,研发了光电探测器表面损伤状态偏振成像式探测系统。理论推导了“猫眼”目标回波偏振特性参数DP和回波偏振度DOP的表达式,利用MATLAB软件仿真绘制了表面粗糙度、回波偏振度以及偏振特性的关系曲线;设计了一套同时偏振成像光学系统,开展了671 nm连续激光对电荷耦合器件(CCD)表面损伤状态的实时探测外场实验,编制了基于MATLAB GUI的回波图像可视化实时采集系统,得到了回波图像强度、偏振特性以及光斑尺寸等信息;通过光学显微镜和白光干涉仪对探测器表面损伤处和未损伤处形貌图像分析,发现探测器损伤表面可见硅基底且粗糙度参数Sq值较大;结果表明,仿真结果与实验测试结果具有良好一致性。光电探测器被损伤后,其表面粗糙度增大,回波偏振特性参数DP减小,退偏特性明显,偏振度DOP减小。偏振成像技术可有效对光电探测器表面损伤状态进行实时探测,该研究提供了一种外场条件下实时探测的好方法。

摘要：为实现脉冲激光回波信号参数的高精度测量,利用全波形采样技术设计了一种微弱激光信号检测系统,对信号的脉宽、实时功率以及能量等参数进行分析。所提系统硬件平台使用低噪声宽动态范围模拟前端进行信号预处理,基于现场可编程逻辑门阵列、模数转换器等模块实现数据量化与动态时域锁存。针对低采样率平台数据离散程度高引起的波形重构失真,提出了一种基于非均匀周期触发信号的多帧积累算法以降低硬件平台成本。通过对量化数据的拟合补偿,所提算法提升了系统激光信号参数的解算精度。所提系统对脉宽3 ns、峰值功率9μW的脉冲激光器进行参数检测并与高采样率平台进行对比。结果表明:所提系统对激光信号的脉宽解算误差约为0.041 ns,峰值功率解算误差约为0.53μW,能量积分误差约为4.52 fJ,所有参数重复测量不确定度小于8%。

摘要：众所周知,具有高布里渊增益的片上波导在光子学领域具有广泛的应用.硅基片上布里渊激光器被广泛应用到频率可调谐激光发射、锁模脉冲激光器、低噪声振荡器和光学陀螺仪等领域.然而,在硅基布里渊激光器中实现布里渊激光输出往往需要较长的波导长度,不利于片上集成.本文提出了一种新型的波导结构,由硫族化物As_(2)S_(3)矩形和一个空气细缝组成.由于空气细缝的存在,辐射压力使布里渊非线性的增强远远超过了仅由材料非线性产生的增强.使得布里渊增益达到了1.78×10^(5)W^(-1)·m^(-1),相比之前报道的后向受激布里渊散射(SBS)增益(2.88×10^(4)W^(-1)·m^(-1))扩大了将近10倍,产生了4.2—7.0 GHz范围的声子频率调谐,该方法为设计用于前向SBS的纳米级光波导提供了新的思路,同时这种增强的宽带相干声子发射为片上CMOS信号处理技术的混合铺平了道路.

摘要：针对现有图像数据增强方法会生成大量无效冗余数据,导致训练数据质量降低和网络泛化性能减弱的问题,提出一种基于正态分布的随机仿射变换(random affine transformation based on normal distribution,NRAff)图像数据增强方法。NRAff的核心是设计一个正态随机仿射变换模块,在随机仿射变换中引入正态分布,使图像随机仿射变换幅度以原图像为中心呈正态分布形式输出,通过限制变换图像输出的分布范围,去除无效数据,获取更有效且具有正态分布特性的图像数据。NRAff方法仿照生物视觉感知系统的正态分布采样机制,使生成的图像分布接近生物视觉主观感知效果,突出目标感知的正态分布特性,使网络在变换的特征中学习不变的特征。该方法能够提高图像数据分布的一致性,使网络学习到更多有效的、潜在的仿射变换不变特征,提高网络抗过拟合能力。在图像分类数据集CIFAR10,CIFAR100,SVHN,Fashion-MNIST和Imagenette上,与当前先进的数据增强方法进行实验和对比分析,实验结果表明,提出的图像增强方法在分类准确率上均有不同程度的提升,验证了NRAff方法的有效性和普适性。