推扫型干涉成像光谱仪去除条带非均匀性的方法

分析了推扫型干涉成像光谱仪的结构特点和工作原理,指出了由于加工误差导致入射狭缝的宽度不均匀,使干涉图像沿狭缝方向存在亮度差异,复原后的光谱立方体图像上出现平行于推扫方向的非均匀性条带,影响了光谱立方体的图像质量和光谱精确度.采取校正系数法去除条带,讨论了获取校正系数的方法,并使用仪器的定标干涉数据提取成像面上沿狭缝方向...     

超光谱成像仪图像均匀性校正

为获得高质量新型超光谱成像仪图像,根据新型超光谱成像仪图像特点,对其图像均匀性校正进行研究。利用转台旋转模拟超光谱成像仪对地面推扫,对景物成像获得超光谱成像仪三维数据;采用太阳作为新型超光谱成像仪图像均匀性校正光源,应用相应校正系数对超光谱成像仪的数据进行处理。结果表明：所采用校正方法对新型超光谱成像仪具有很好校正效果,同时也验证了新型成像光谱仪具有较高成像质量;单像元校正时间为2×10-6s,大数据量图像校正需较长时间;利用太阳照射漫反射板作为扩展源对亮度均匀物体图像进行校正,校正均匀性小于4%。     

推扫型高光谱数据光串扰校正方法研究

串扰是成像光谱仪非理想成像特性中的一种,分为电串扰和光串扰,它广泛存在于现有的成像光谱仪之中。推扫型高光谱数据的光串扰使目标像元受到临近像元的影响,目标像元光谱曲线发生变化,图像的清晰度降低。基于推扫型成像光谱仪的成像原理,提出一种针对推扫型高光谱数据的光串扰校正方法。从高光谱数据中选取包含白色定标布地物的区域作为参考数据,通过行间差值方法得到所有白色定标布像元产生的总光串扰量;对总光串扰量进行拟合以抑制噪声,并通过递归方法计算单个白色定标布像元所产生的光串扰量;使用该串扰量对整景数据进行光串扰校正。选用三景不同地物类型的PHI数据进行光串扰校正,结果显示,校正后数据的光串扰现象得到明显的抑制,数据质量在光谱维和空间维均得到有效提升。在光谱维,由光串扰引起的光谱曲线变化得到校正;在空间维,图像清晰度提高50%以上的波段数占总波段数的83%。校正方法直接从高光谱数据本身提取光串扰量,并对数据光串扰现象进行校正,不依赖于其他外部数据,且适用于不同的地物类型。该光串扰校正方法亦对实验室测定成像光谱仪的光串扰量具有借鉴意义。     

对称楔形干涉高光谱成像的光谱复原方法

干涉型高光谱成像技术可以探测目标的空间信息以及光谱特性,在生物医学、材料分析、食品安全和文物考古等领域发挥着重要作用。基于对称楔形干涉腔的高光谱成像方法为光谱探测提供了一种新的技术途径,通过分析系统的干涉原理和工作方式,研究其光谱复原方法。提出干涉图像的校正补偿算法,较好地消除了像面暗斑对光谱复原的影响。针对系统整体推扫的工作方式,研究了基于局部相位相关的快速亚像素图像配准算法,能准确提取目标点干涉数据。对系统光谱传递矩阵进行讨论,提出基于矩阵反演的光谱复原方法。研制原理样机,对场景目标进行光谱成像实验,得到了初步的复原结果。     

干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正技术

通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法,给出了探测器非均匀性大小对干涉图校正及光谱复原精度影响的定量关系,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题。在此基础上,提出了一种在仪器组装完成之后再进行定标及非均匀性校正的改进新方案,该方法省时省力省资金,不仅可以校正CCD本身的非均匀性,而且可校正干涉成像光谱仪系统其他原因引起的非均匀性,且定标数据也能根据系统工作环境变化而重新标定,能更有效地提高整个光谱仪系统非均匀性的校正精度。     

干涉高光谱图像的空间域显示方法

成像光谱数据在空间域的显示,对与用户的图像解译和信息提取有着至关重要的作用。目前,对于成像光谱数据空间域显示方法的研究主要集中在光谱域数据立方体,针对干涉型成像光谱数据的研究很少。干涉型成像光谱数据的空间域图像显示通常采用的方法是将干涉数据反演,然后采用光谱域图像显示的方法进行显示。干涉型成像光谱数据反演至光谱域计算复杂,耗时长,这对于干涉型光谱数据的空间域实时显示提出了巨大挑战。文章提出了干涉型光谱成像数据的空间域图像实时显示方法,该方法采用不同的光程差权重实现了干涉数据立方体的灰度显示和真彩色显示,推荐了三组权重系数用于干涉数据立方体的显示。将传统并与经过光谱反演的空间域显示方法进行比较,结果表明,在相同空间域显示效果下,该显示方法可大大提高显示速度,并且显示时间随数据立方体的尺寸增长速度缓慢可以满足系统的实时性需要。     

顾及光谱混叠的高光谱相机任意方向侧扫几何成像

以移动平台的线推扫式高光谱相机横向推扫成像不同于以卫星平台或飞机平台的竖直摄影成像方式,其属于水平方向推扫竖直方向成像,存在投影面选择、空间方位确定以及光顾混叠等问题。针对上述情况,详细推导了适合于线阵高光谱相机地面推扫的影像像素地理参考模型,可以进行任意方向的地面横向推扫成像;结合影像的地面采样间隔大小及推扫成像的区域范围,给出了地理参考后影像格网划分的一般过程;同时,考虑到在影像格网划分过程中存在的舍入误差,以及在影像校正过程中采用传统直接光谱采样可能造成的光谱掺杂问题,提出了基于地理参考后相邻像素重叠面积作为权重系数进行加权融合的改进光谱采样方法。最后进行了大量地面横向推扫成像实验,并依据上述算法进行了影像畸变校正,验证了线阵影像几何畸变校正算法的有效性及鲁棒性,同时,对校正好后的影像选用多个样本点进行了光谱数据验证,实验表明改进后的光谱采样方法明显优于直接光谱采样算法,为同类产品的地面应用提供参考。     

嫦娥一号干涉成像光谱仪(IIM)2C级数据信息提取

通过分析Chang’E-1卫星所获取的高光谱数据的太阳高度角因素,选取了太阳高度角较高的IIM2C数据进行光谱定标。采用邻域平均法及邻域加权均值法对原始数据进行了杂点、条带修复。由于干涉成像光谱仪CCD阵列增益畸变以及它的自身问题使得干涉影像存在横向响应不均一性,提出采用基于子空间最大特征值法进行校正,结果影像亮度统计其强度表现均一,符合自然图像特征,并采用自编程序进行几何校正。运用国际上较为成熟的经验线性法对Chang’E-1IIM 2C数据进行绝对定标;与此同时,为了修正线性定标的偏置系数及降低数据噪声,首次采用自适应小波变换法对辐射定标后数据进行后处理,确定了IIM2C数据可用波段。通过对比国际标准定标点数据,制订了嫦娥IIM2C数据分析方案,完成了第一幅完整的Chang’E-1IIM 2C月球正面反射率影像。     

LCTF调谐的高光谱成像系统辐射定标方法研究

简单介绍了基于LCTF调谐的高光谱成像系统积分时间定档,重点描述了一个定标检测系统,并从暗电流、响应线性、均匀性和稳定性四个方面详细阐述了定标方法。通过在实验室对相机的定标实验,给出了辐射定标系数;并利用一次野外试验获取的数据,对定标系数进行验证。试验数据的分析表明,该定标系数可用于光学图像处理中的辐射校正,实现图像数据的定量化分析。     

干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正研究

在阐述一般成像系统中CCD象元响应非均匀性校正的原理与算法的基础上,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题.     

光锥与TDI-CCD耦合监控中测试目标的一种实现方法

为了给光锥与时间延迟积分电荷耦合器件耦合监控装置提供有效的被测运动条纹，分析了传统推扫成像实验装置的不足之处，设计了电子显示目标滚屏运动装置.采用光学相机对印刷条纹静止成像，并用TDI-CCD数字相机对监视器屏幕上的运动条纹动态成像.实验结果表明，该方案解决了高分辨率的鉴别率图样无法在监视器或投影仪上精确显示的困难.与传统的实验室模拟装置相比，该方案提高了鉴别率条纹的运动稳定性，减小了条纹运动速率与TDI-CCD扫描行频间的失配误差，不仅能够对耦合过程实施监控，而且还能用于耦合系统的像质评价.     

全内反射型光子晶体光纤横向负荷及扭曲特性研究

用M-Z干涉仪的精确干涉特性来测量光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)横向负荷特性及扭曲特性,并应用等效折射率模型对其做了简单的理论分析.实验结果表明:光纤M-Z干涉仪传感臂(即PCF臂)受到外界应力作用时,在固定输入光波长处,PCF的有效折射率n会随外界应力的变化有规律的变化,在横向负荷实验和扭曲实验中表现为干涉条纹的相位与外界应力的变化呈近似线性变化;在横向负荷实验中干涉条纹幅值随所加负载的变化呈近似三角函数变化.     

用激光测量高热可靠性电子器件的热变形

本文提出了一种测量大功率电子器件热变形的双曙光激光全息干涉法，针对一种可靠性要求很高的电子器件-火箭点火用固态继电器进行实际测试，试验结果表明，固态继电器在大负载功率工作状态时，芯片表面的干涉条纹较多，条纹弯曲程度较大，因此反映了芯片热变形和热应力增大趋势较为明显。     

光纤干涉装置设计及应用探索

利用温度对相位调制的全光纤Mach-Zehnder结构型温度传感器,采用CCD摄像头与小型电视连接的办法来观察干涉条纹的移动,并给出温度变化与干涉条纹移动数的关系,以及敏感长度与灵敏度的关系,进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性及其作为一台测量仪器的定标。     

Thermal analysis of GaN-based laser diode mini-array

Thermal characteristics of multiple laser stripes integrated into one chip is investigated theoretically in this paper. The temperature pattern of the laser diode mini-array packaged in a TO-can is analyzed and optimized to achieve a uniform temperature distribution among the laser stripes and along the cavity direction. The temperature among the laser stripes varies by more than 5 K if the stripes are equally arranged, and can be reduced to less than 0.4 K if proper arrangement is designed. For conventional submount structure, the temperature variation along the cavity direction is as high as 7 K, while for an optimized trapezoid submount structure, the temperature varies only within 0.5 K.     

Elastic surface waves guided by the edge of a slit

Surface waves propagating along the free surface of a homogeneous, isotropic, linearly elastic half-space, are shown to have the property that the normal displacement component at the free surface is governed by a reduced wave equation. This suggests a “membrane analogy”, and a corresponding family of surface waves. Of particular interest is a three-dimensional surface wave, whose displacement components in the sagittal plane vary linearly with the co-ordinate normal to that plane, while the displacement component in the direction normal to the sagittal plane is uniform in that direction. This new wave arises when surface waves propagate along the free surfaces of a semi-infinite slit, parallel to the edge of the slit, with the classical Rayleigh wave velocity. It is also shown that a semi-infinite slit cannot support surface waves which decay with the distance from the edge of the slit.     

多元散射校正预处理波段对近红外光谱定标模型的影响

利用近红外光谱对非均匀样品进行分析时,所得样品光谱中包含由光散射导致的干扰信息,通常需要借助多元散射校正算法(multiple scattering correction, MSC)对光谱进行预处理。由于不同波段光谱中所包含的散射信息、噪声水平、基线漂移程度等存在差异,利用MSC方法对光谱进行预处理时,基于不同波段的光谱数据会得到不同的校正结果,进而影响所得定标模型的可靠性。以60个全麦粉样品为研究对象,确定定标区间后,对包含定标区间的不同波段的原始光谱分别进行MSC处理,并利用固定区间内的光谱数据结合偏最小二乘回归(partial least square regression, PLSR)方法建立分析样品中蛋白质含量的定标模型,研究了MSC光谱预处理波段对定标模型的影响,并对MSC光谱预处理波段进行了优化,使定标模型的相关系数由0.96提高到0.98,交互验证均方根误差(root mean squares error of cross validation, RMSECV)由0.37%降低到0.32%。结果表明：利用MSC方法对样品光谱预处理时,光谱预处理波段会影响多元散射校正对光谱中非化学吸收信息的校正能力,确定合适的预处理波段是获得可靠分析结果的一个前提条件。     

Effect of Space Recognition on the Apparent Lightness of Gray Patches Demonstrated on Printed Patterns

The retinal image of the outside world is two dimensional and the brain automatically transfers the 2D image to 3D space in order that a human can recognize the world correctly. A printed black and white picture of a grating or a cube was presented to subjects through a viewing box to exclude other objects than the pattern so that the brain was provided with only the information about the pattern and recognized a 3D space for the pattern efficiently. Once a space recognition was achieved there was constructed a recognized visual space of illumination (RVSI) which controlled the apparent lightness of gray patches drawn in the picture. In the grating experiment the apparent lightness of a gray stimulus drawn as if it were located on this side of the white stripes, was shown to become lower than that of a gray reference stimulus drawn behind the white stripes with black background when both stimuli had the same lightness. Similarly, in the cube experiment the apparent lightness of a gray stimulus drawn way behind the white cube was shown to become lower than that of a gray reference stimulus drawn over black stripes that lay on the cube. The amount of these space recognition effects on apparent lightness was about 0.5 in Munsell Value when measured by brightness matching between the test and the reference stimulus.     

Velocity estimation of an airplane through a single satellite image

The motion information of a moving target can be recorded in a single image by a push-broom satellite.A push-broom satellite image is composed of many image lines sensed at different time instants.A method to estimate the velocity of a flying airplane from a single image based on the imagery model of the linear push-broom sensor is proposed.Some key points on the high-resolution image of the plane are chosen to determine the velocity（speed and direction）.The performance of the method is tested and verified by experiments using a WorldView-1 image.