星载超光谱成像技术发展与展望

超光谱成像技术由于能够同时获取目标的空间信息和光谱信息,显著提高了空间遥感技术对地物的探测和识别能力,在对地观测和深空探测领域具有广阔的应用前景。总结了星载超光谱成像技术近三十年来的国内外研究现状,对国内外典型超光谱成像仪的技术指标、技术特点和应用领域进行了论述。分析结果表明：高空间分辨率、高光谱分辨率是超光谱成像技术未来的发展趋势,offner光栅色散型超光谱成像仪是一个重要的发展方向。     

无人机载多光谱侦察效能研究

光谱成像探测技术将成像技术和光谱技术结合在一起,能够提供丰富的目标场景信息。对多光谱成像探测技术进行了详细研究,针对迷彩伪装目标侦察设计了无人机载多光谱摄像机,重点分析了多光谱侦察探测、识别的计算方法。通过试验验证,多光谱侦察效能提高20%~50%。     

光谱成像技术在海域目标探测中的应用

近年来,随着光谱成像技术的发展,机载成像光谱仪在海域军事目标的侦察中得到了新的应用。基于此,本文首先从高光谱成像仪的基本原理及特性出发,介绍了高光谱成像仪在海洋军事目标探测方面的应用现状。其次,分别从水面目标探测和水下目标探测两方面综合分析了光谱成像技术在海域目标探测中的应用。对于海面目标探测,多项关键技术获得突破,但当前算法仍然难以解决实时性问题;对于水下目标探测,本文主要以水下潜艇探测为例探讨了利用高光谱成像仪对水下目标进行探测的关键技术及相关可行性方案。分析可知,光谱成像技术用于海洋军事探测从技术上具有可行性且前景广阔,但仍需解决相关算法的效率及精度等关键问题,这对推动光谱成像技术在海域目标探测中的应用具有重要意义。     

基于CDP的宽波段光谱成像仪研究

为满足动态目标实时光谱成像的应用需求,设计了一种基于CDP(crossed dispersion prism)的静态、快照式的光谱成像仪。对其光谱成像原理进行了理论研究,并根据理论研究结果对宽波段CDP光谱成像仪光学系统进行设计。该光谱成像仪由CDP分光系统、成像光学系统和面阵探测器组成,视场角为4°,焦距为110 mm,工作波段为0.6~5.0 μm。设计结果表明,该仪器在0.6~5.0 μm的波段范围内具有较好的光谱成像能力,平均光谱分辨率为20 nm。该技术为实时获取动态目标光谱信息及位置信息提供了一种新方法,同时该技术在对未知高能目标探测、定位以及识别方面具有很大的潜力。     

基于二次成像的像面干涉高光谱成像方法

像面干涉高光谱成像技术主要应用于遥感成像领域,为了实现不同距离目标的光谱成像探测,提出了一种基于二次成像的像面干涉高光谱成像方法。通过在无限远成像系统中加入前端成像物镜、中继准直物镜和横向剪切分束器,构建一个二次成像的干涉系统。通过采用分离式的前端成像物镜方案,选用变焦镜头或不同焦距的定焦镜头,有效地兼顾远、近距离目标的成像光谱探测。对该方法的成像系统、光谱分辨率和推扫方式等方面进行了分析,进一步搭建了实验装置,对室内近场目标和室外远场目标进行了成像实验,并对生物组织进行了显微光谱干涉成像实验。实验结果表明,该成像方法能够有效用于不同距离目标的高光谱成像探测。     

基于时空信息的红外成像系统在探测识别目标时所面临的问题及分析

具体分析了新型激光调制气溶胶红外诱饵对红外成像导引头的干扰。分析了EKV导引头在超远距离点目标的探测识别中,在应用基本识别方法识别时的失效性。归纳出了基于传统的空间和时间信息的红外成像系统在探测识别真假目标时所面临的问题,并对光谱探测识别的未来发展方向进行了初步探讨。     

超光谱侦察传感器的光电设计与实验分析

超光谱光电侦察是光学探测经历了单波长、多波段之后发展起来的一个新的阶段,是基于方位和光谱三维信息的新型光电探测技术。在分析景物的光谱-空间特征的基础上,设计了UV/VIS/NIR宽波段范围的超光谱侦察传感器,并进行了成像探测实验,获得了典型场景和目标的光谱序列图像。对其进行了分析,验证了一种自动目标探测/识别的新方法。     

量子点光谱成像技术与重建仿真

为满足机载星载平台对光谱成像系统紧凑型和轻量化的需求,克服当前光谱成像技术分光系统结构复杂、成本高的不足,提出了基于量子点材料的光谱成像技术方案。将条带状的量子点阵列片放置于前置镜焦面前,利用量子点材料对光谱的吸收特性对探测目标的入射光谱进行调制,使用最小二乘法建立探测目标的光谱重建模型,采用推扫的方式获取数据并进行光谱重建可以获得目标光谱和空间信息。量子点光谱成像技术具有光谱分辨率高、能量利用率高、体积小、光谱范围宽和成本低等优势。分析了不同光谱谱段间隔和噪声等因素对重建光谱分辨率的影响,以及对重建光谱准确性或者失真度的影响。分析得出谱段间隔越低,光谱分辨率越高;重建的准确性和分辨率随着噪声水平的增大而降低;适当的提高谱段间隔,可以提高重建的准确性。将已知数据立方体和它的仿真结果进行对比,可以看出还原得到的量子点光谱图像质量较好,验证了该技术的可行性。量子点材料为光谱成像技术提供了新的途径,在航空航天等小型化光谱遥感领域具有极大的应用潜力。     

基于光谱探测的战场目标快速识别

基于光谱探测的目标识别技术，因其能够对抗伪装目标、抗干扰性强等优势，已经逐步应用于军事领域，为战场目标识别提供了一个新思路。该方法的重点在于光谱识别的准确性、数据处理技术等等，目前对于该方法的研究、改进以及创新多基于上述重点进行的。现代战争的复杂程度越来越高、可预见性越来越低，所以对于战场机会的把握成为了能否打赢现代战争的关键，因此对于应用于战场的目标识别方法的实时性要求将越来越苛刻。故重点集中在基于光谱识别的目标识别方法的实时性，目的是为了实现快速的目标识别，使得该方法能够适应现代战争的作战特点，增强其实用性。首先对该研究的必要性进行分析；然后以偏振干涉成像光谱仪为例，说明该工作的改进之处并对提高目标的实时性进行原理分析；最后对下一步的工作重点以及应用领域进行分析，简述发展前景。     

基于光谱探测与图像识别的反伪装目标系统研究

为了在野外环境中快速有效地识别敌方伪装的机动目标,设计了基于光谱探测与视频图像目标识别方法联用的目标识别系统。采用视频图像识别技术获取被测区域的二维影像,再通过光谱探测技术识别目标,最终将目标重建在图像相应位置上从而实现目标识别的可视化。理论推导得到了系统可识别目标的函数关系式,根据该函数关系进行了目标识别的量化实验。实验采用汽车模拟被测机动目标,在不同距离上分别以平坦荒地、灌木丛和废弃建筑物为背景,对明显目标、涂覆迷彩色的目标以及遮挡伪装物的目标分别进行光谱探测。实验结果显示,测试背景对光谱探测效果有一定影响,背景的连续性有利于目标识别;伪装方式以伪装物遮挡最难识别,且随着目标与系统的距离增大而信噪比随之降低。综上所述,采用光谱探测技术克服了传统图像目标识别无法识别伪装目标的缺点,可以实现对伪装目标的有效识别。     

喷墨打印半色调混合像元的反射光谱形态特征研究

对不同的半色调混合像元比例通过彩色喷墨打印机输出后的光谱反射率曲线的光谱形态特征进行了研究。选择反射光谱形态指标,分析了125组不同半色调混合比例下光谱混合像元反射光谱形态指标的变化规律。研究结果表明,半色调混合元的光谱形态指标与半色调混合像元的比例间存在明显的关系;选择分析的4个光谱形态指标之间存在着较大的相关性,按照0.05及以上置信水平和相关系数0.9的条件对光谱形态指标进行剔除,确定了不同基色不同特征波段中的有效光谱形态指标;在不同波段范围内,各光谱形态指标随半色调混合像元比例的变化规律存在差异性;使用回归分析,各基色特征波段的光谱形态指标与半色调混合比例符合一次线性与二次多项式关系,R~2可达到0.9以上。     

数字相机传感器光谱灵敏度的测量

为了测量数字相机传感器的光谱灵敏度,提出了一种数字图像测量方法。在自然日光下,用被测相机采集一副标准色卡的图像,在对图像进行均匀性和线性校正后,从标准色卡图像各色块的相机响应中计算出光谱灵敏度,并在不同的照明光源下,用成像方法验证数字图像测量方法与传统的单色仪测量方法的结果,比较了两种测量方法的优缺点和精确度。实验结果表明,两种测量方法均能获得较高精度的光谱灵敏度。     

背照明电子倍增CCD与景物反射光谱匹配系数的研究

根据光谱匹配系数表达式,计算了2种背照明电子倍增CCD(EMCCD)与暗绿色涂层、粗糙混凝土和绿色草木在晴朗星光和满月光条件下的光谱匹配系数并加以比较。其中具有红色增透膜的EMCCD在晴朗星光下与这些景物反射辐射光谱的匹配系数分别为0.4555,0.4298和0.3685,在满月光下为0.7290,0.7194和0.6294;具有蓝色增透膜的EMCCD,匹配系数值相应为0.4233,0.3910,0.3180及0.7832,0.7448,0.5816。     

傅里叶变换光谱成像仪光谱传递函数研究

根据光学传递函数理论,定义了光谱成像仪的光谱传递函数. 针对基于Michelson干涉仪的时间调制傅里叶变换（FT）光谱成像仪,基于Sagnac干涉仪、Fresnel干涉仪、Lloyd干涉仪的空间调制FT光谱成像仪,推导出相应的光谱调制传递函数和光谱相位传递函数解析表达式,并分析了其物理意义. 光谱传递函数为评价相应光谱成像仪在光谱域的性能提供了一种量化的判据. 与空间域的光学传递函数相结合,成为反映光谱成像仪综合性能的客观依据. 关键词： 傅里叶变换 光谱成像仪 光谱传递函数     

用SPIDER法测量飞秒激光脉冲的光谱相位

介绍了用SPIDER测量光谱相位的实验装置和模拟计算飞秒激光特性参数的原理；提出了Ω 和τ等重要参数的确定方法.实验上用自建的SPIDER进行了掺钛蓝宝石飞秒振荡器输出脉 冲的相位测量，并以此为基础还原出了原输入脉冲的时域形式，模合计算所得的脉宽为107 fs，与利用二次相关法直接测量的结果十分一致. 关键词： 飞秒激光 SPIDER 光谱相位 光谱相干     

基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成

从实测的LED光谱分布出发,对基于LED光谱可调光源进行了可行性验证。提出用非对称高斯分布函数的数学模型来拟合单个LED光谱分布,并以该数学模型为基础,运用多种不同峰值波长的LED来合成所需要的光谱分布。在原理上实现了对任意目标光谱的最小二乘拟合,使用不同峰值波长的单色LED分别对D65、溴钨灯、5 500 K理想黑体、日光照射下的标准白板的光谱分布进行拟合,相关指数均在0.94以上。最后通过对数据的分析,总结出在工程实践中必须注意的要点。     

超光谱成像仪狭缝热光谱特性的分析

介绍了在狭缝超光谱成像仪中的重要作用。推导出在温度水平变化时,狭缝宽度尺寸的变化对超光谱成像仪光谱带宽与信噪比的影响,得到了超光谱成像仪狭缝的热光谱特性。比较了两类常见狭缝的热光谱特性,得出热特征尺寸与其导热率乘积越小的狭缝热光谱特性也越好的结论。     

双驱动x射线激光等离子体能谱特性研究

用时间积分空间分辨的平晶千电子伏谱仪测量了钽激光等离子体发射波长范围为045— 075nm的软x射线能谱，精确测量和准确辨认出类镍、类钴和类铁离子的共振线及类镍离子 的内壳层跃迁线-对实验结果处理，获得了辐射线谱的强度-通过谱线比率的诊断推断脉冲激 光时差对等离子体状态的影响，至少也可部分解释激光上能级的粒子数及等离子体的 电离程度- 关键词： 离子谱特性 软x线能谱强度 谱线辨认     

超高分辨率光谱定标技术发展概况

介绍了高光谱分辨率光谱定标经常采用的几种技术手段,包括谱线灯法、单色准直光法、利用可调谐激光器和气体吸收池的方法等。通过对比几种国外高光谱分辨率大气痕量气体探测仪的光谱定标技术,阐述了不同光谱定标技术的原理、实施方法以及技术特点。针对大气痕量气体探测遥感器超高分辨率光谱定标的特点,指出定标设备的带宽应能达到0．001nm的水平,同时还应考虑采取优化定标算法、结合多种光谱定标方法等措施来满足高光谱分辨率大气痕量气体探测仪光谱定标的要求。     

一种新型芴类衍生物的光谱性质研究

合成了具有大π共轭性的对称型芴类衍生物9,9-二(2-乙基已基)-2,7-二(2-(4-甲氧基)苯-2,1-乙烯基)芴(简写为MO-Flu-MO)。通过元素分析、质谱、紫外-可见光谱和红外光谱对其进行了表征。测试了该染料在乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃和正己烷4种不同极性溶剂中的线性吸收光谱和单光子荧光谱。结果发现溶剂效应对吸收光谱和荧光光谱表现出不同程度的影响,对产生这些光谱行为的主要原因进行了讨论。