天文斑点成像中的傅里叶模复原和像复原实验

在天文高分辨率像复原中,目标的傅里叶模复原与相位复原同样重要。由于观测数据中存在着多种复杂噪声,模和相位的复原将变得更加困难。本文针对在模复原中的各种噪声,提出相应的噪声改正方法,所给出的像复原实验表明,这些方法是有效的和必须的,它们保证了模的高精度复原。     

基于瀑布型多重网格加速的复指数波前复原算法

激光在大气中传输时,由于强湍流或长传输距离的影响,畸变波前中出现由相位起点组成的不连续相位,现有波前复原算法不能有效复原不连续相位,使得自适应光学系统校正效果下降甚至失效.本文分析了最小二乘波前复原算法不能复原相位奇点的原因,提出了基于瀑布型多重网格加速的复指数波前复原算法,给出了复指数波前复原算法中迭代计算、降采样、插值计算的实现方式.研究了该方法对不连续相位和随机连续相位的复原能力,数值分析了采用复指数波前复原算法的自适应光学系统对大气湍流像差的校正效果.仿真结果表明,同等复原精度下,相比直接迭代过程,该方法所需浮点乘数目减少了近2个数量级,且随着夏克-哈特曼波前传感器子孔径数目增加,其在计算量上的优势更加明显. Rytov方差较大时,相比直接斜率法,自适应光学系统采用复指数波前复原算法后校正光束Strehl比提升1倍.     

环形激光光束的波前复原算法比较

 针对环形激光光束净化自适应光学系统中的波前传感器子孔径与变形反射镜驱动器布局，仿真比较了直接斜率法、区域法的Fried模式和Southwell模式三种波前复原算法, 其中, 直接斜率法的波前校正能力及稳定性均为最好。     

图像复原式整形环形光横向超分辨共焦显微测量新方法

提出一种新的图像复原式整形环形光横向超分辨共焦显微测量法. 该方法首先利用二元光学器件，将高斯照明光束整形为环形光束，用于初步改善共焦显微镜的横向分辨力，然后利用基于最大似然估计法(maximum likelihood estimate, MLE)的单幅图像超分辨复原技术，重建测量图像的高频信息，来进一步改善共焦显微镜的横向分辨力. 实验表明,当λ=632.8nm，N.A. =0.85时，该方法能使共焦显微镜获得优于0.1μm的横向分辨力. 利用该方法建立的横向超分辨共焦显微系统除了具有显著的超分辨效果外 关键词： 超分辨 超分辨复原 最大似然估计 共焦成像     

TDLAS分析仪谱图微缓形变的复原算法

为了减小谱图的微缓形变对TDLAS气体分析仪精度的影响,提出一种传递复原方案.该方案通过比对校验气体的出厂校准谱图和现场测量谱图,得到其形变系数;由于校验气体与过程气体间拥有相同的形变机制,根据形变的传递性可将过程气体的实时谱图也复原到校准状态,从而维持分析仪的保真度.解决了动态过程气体谱图形变的复原问题,不需调节光学和电子系统硬件参数,通过信号滤波、特征提取、形变系数计算,使用拉格朗日插值公式或Sinc函数插值法复原.在仿真实验中,传递复原的谱图与校准谱图的相似度达到99.999%.实验采集不同程度形变的CO_2气体谱图,采用拉格朗日插值复原算法的复原谱图与校准谱图的相似度达到99.9%.     

准直系统热光学效应对静态傅里叶变换红外光谱仪光谱复原的影响研究

在以多级微反射镜为核心器件的静态傅里叶变换红外光谱仪中, 由于准直系统距离红外光源较近, 光源的热辐射会导致其局部温度升高, 从而引起材料折射率发生改变, 使得由准直系统出射的光束存在一定的发散角, 进而影响光谱仪系统复原光谱所能达到的分辨率水平. 本文研究了光谱仪系统正常工作状态下准直系统各区域的温度分布情况, 由此计算出了相应的离焦量. 通过计算准直光束发散角在光程差采样区域内的分布, 分析了由此引入的附加光程差对光谱复原的影响. 通过计算光谱结构误差随准直系统温度的变化, 得到了准直系统温度控制的合理范围. 最后, 对基于SiC光源的光谱仪进行了实验, 结果显示制冷光源复原光谱的光谱结构误差与非制冷光源的光谱结构误差相比有明显改善. 因此, 降低光源温度对减小准直系统热光学效应的影响是非常有效的. 本文的研究结果将为解决同类问题提供参考.     

自适应光学系统的最优斜率复原算法

分析了自适应光学系统的波前斜率校正效果，综合大气湍流扰动和测量噪声的统计特性，在最小二乘复原算法的基础上推导得出一种形式简洁、易于实际操作的最优斜率复原算法。在大气湍流波前扰动条件下，对这种最优斜率复原算法的补偿效果和工作稳定性进行了计算研究。     

改正重谱中噪声偏差的正性约束方法和天文高分辨率像复原实验

虽然斑纹掩模法能有效地消除大气流噪声引起的像质衰变,实现望远衍射极限分辨率像复原,但实际的斑纹探测器都不同程度地存在着多种噪声,它们在斑纹图平均功率谱和重谱中产生的偏差将使模和位相的复原受到严重干扰而最终导致像复原的失败。本文讨论了斑纹掩模法像复原中的噪声问题。提出正重谱噪声偏差的正性约束方法,报道了对天文目标：双星ＡＤＳ１６８００和三星Ｈｌｄ１７１ＡＤＳ１６６４８）的高分辨率像复原观测。     

变间隙法布里-珀罗干涉光谱仪光谱复原方法分析

变间隙法布里-珀罗（F-P）干涉成像光谱仪以体积小、高光通量、高空间分辨率和高光谱分辨率等众多优势特性,成为研究热点。由于其干涉条纹不是正弦条纹,因而无法直接用快速傅里叶变换获得精确光谱曲线。详细推导了变间隙法布里-珀罗（F-P）干涉仪多光束干涉原理和其光谱复原原理,给出干涉条纹与光谱曲线的数学关系;从理论上证明了光谱复原方法的可行性和必要条件,并给出理论误差。此外,还基于MATLAB进行了仿真和光谱成像系统实物实验,验证了理论分析的正确性。为F-P干涉成像光谱仪的工程化提供了理论依据,并对设计中的参数确定具有指导意义。     

斑点掩模法中的相位复原实施方法和像复原实验

斑点掩摸法能有效地消除地球大气湍流的严重干扰,实现天文目标的望远镜衍射受限分辨率复原,而傅里叶相位谱的复原是核心和难点,讨论了在微机上实现由重谱重复目标相位谱时所面临的实际问题,巨大的重谱信息和计算机有限存储空间的矛盾,递推相位区域和路径,相位缠绕和误差积累等,给出了相应的解决方法对天文目标进行像复原的实验结果。     

用白光信息处理作褪色透明片的彩色复原

本文提供了用白光信息处理技术作褪色透明彩色照片彩色复原的原理和实验,其中之一是由空间编码和彩色滤波两步骤完成的,即将待处理的透明彩色片用空间编码技术编制在一张黑白感光底片上,在白光光学处理系统的傅里叶平面中对这编码的黑白片的频谱进行彩色滤波,最后在系统的输出平面给出彩色增强或复原的图象,另一种是用白光处理技术作褪色透明彩色片的彩色复原实时处理,它可供及时的直接观察并且有操作简便,成本经济和能灵活多用的特点,这两种技术为彩色图象的彩色增强和复原提供了新方法。 关键词：     

Fast restoration scheme for MPLS-TP enabled optical multicast

To improve the restoration performance of a multicast service of multi-protocol label switching transport profile （MPLS-TP） enabled optical network,this letter proposes a local-node initiated fast restoration （LNIFR） scheme for MPLS-TP optical multicast service.The proposed scheme allows the local node to establish a segment of fast loopback label switch path by the local node along the upstream of the failed node or link to the nearest downstream node.The fast restoration of optical multicast trees is realized through this part restoration,which focuses on failed node or link.Simulation analysis and results demonstrate that the new scheme outperforms the other schemes in terms of restoration time and success rate.     

基于小波阈值法和维纳滤波的稀疏孔径光学系统成像的恢复

在研究稀疏孔径理想衍射成像光学系统的基础上，提出基于改进小波阈值法和维纳滤波的稀疏孔径光学系统成像恢复算法。针对存在噪声干扰的稀疏孔径光学成像系统，设计并利用改进的小波阈值去噪算法，较好地去除了成像噪声，最大程度地得到较为理想的成像结果，然后利用维纳滤波方法实现成像恢复。在实验中，利用光学设计软件ZEMAX设计了不同填充因子的稀疏孔径光学系统，并用本算法进行了成像恢复。实验结果表明，该算法的结果优于单独使用维纳滤波方法所获得的结果。     

光互联网的抗毁性设计研究

由于互联网层叠模型中多层都存在重复的保护与恢复机制，致使互联网的实现极其复杂，造成网络传输效率较低，而且拥塞。随着密集波分复用（DWDM）的广泛使用和网络底层性能的大幅度提高，已经不需要再对网络中多层进行重复保护与恢复。在此基础上，采用了未来光互联网3层 (应用层、IP层和光互联层) 协议模型，并对其中的光互联层的保护进行了深入的研究，提出了部分共享备用路径保护(P-SPP)方法。此模型能充分利用IP层电子的灵活恢复机制与光互联层的快速保护与恢复机制，提高光互联网的传输性能，以适应目前高速发展的互联网对传输带宽的要求。     

天文望远镜像差对斑点成像技术的影响

着重研究了采用斑点成像技术处理天文望远镜图像时,光学系统固定像差对图像恢复结果的影响。在详细研究各种恢复天文图像振幅和相位的理论和方法的基础上,建立了一个包括Labeyrie振幅恢复方法和KnoxThompson相位重构方法的恢复扩展目标的斑点成像处理模型,分析了光学系统固定像差对系统传递函数相位分布和目标相位重构的影响：天文目标通过大气成像,固定像差将会被淹没在大气湍流随机起伏中,像差对相位重构没有显著影响。处理图像结果表明,斑点成像技术能同时消除大气湍流和望远镜系统固定像差的影响,得到高分辨力的扩展目标图像。还提出了一种消除光学系统像差的方法。     

Estimation-based approach for underwater image restoration

For underwater image restoration, modeling of PSF relies on a priori knowledge of the inherent optical properties under water. But full knowledge-based restoration could be corrupted by the complexity and instability of the application environments. Concerned with representation of the backscattering noise of underwater image, this Letter proposes a simplified multilayer transfer model to formulate both the point spread function and the statistics of backscattering noise explicitly. Consequently, the parameters for image restoration are estimated from in situ measurement of the backscattering background without a priori knowledge of the inherent optical properties. The robust Wiener filter is applied to implement the restoration. Experimental results are presented.     

空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述

传统的图像复原一般认为点扩散函数(PSF)是空间不变的,实际光学系统由于受到像差等因素的影响,并非严格的线性空间不变系统,基于空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法逐渐体现其优越性。空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法先准确估计图像空间变化的PSF,再利用非盲去卷积算法对图像进行复原,有利于恢复出高质量图像。本文从算法的角度综述了近几年提出的基于空间变化PSF的非盲去卷积图像复原方法,并对比了基于强边缘预测估计PSF的非盲去卷积法、基于模糊噪声图像对PSF估计非盲去卷积法等算法的优缺点,各算法分别在PSF估计精确度、振铃效应抑制效果、适用范围等方面体现出各自的优劣。空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法的研究,有利于推进图像复原技术向更高水平发展,使光学系统往轻小型化方向发展,从而在多个科学领域发挥其重要作用。     

OADM环网的实验研究

研究了光分插复用器(OADM)的关键技术,重点分析了相关的实现技术,完成了利用OADM构建全光环网的实验研究,给出了重要的实验数据,包括眼图、光谱图、光信噪比、保护与恢复等,并对这些实验数据进行了分析,为光传送网的设计与构建提供了重要的参考依据.     

智能光网络中一种新型的分布式恢复方法

提出了一种基于固定备用路由和目的端触发的智能光网络中的分布式恢复方法,所选择的任一对源端节点和目的的端节点之间的固定备用路由包括该节点对之间的k条最短路径路由和基于部分链路无关的路由.目的端节点一旦探测到业务通道的失效将立即启动恢复进程,根据网络当前的资源使用情况,在这些备用路由中按照一定的次序选择一条恢复路由并为此分配一条可用的波长(对于没有波长变换器的光网络),然后将恢复通道的建立请求消息发送给该恢复通道的相关节点,这些相关节点可以锁定相关的网络资源,以避免来自其他恢复通道的竞争.所提出的算法增加了固定备用路由的数量,从仿真结果可以看出,该方法明显改善了失效连接的阻塞性能.     

一种基于GMPLS协议快速实现ASON网络恢复的策略

在自动交换光网络(ASON)的控制平面内引入了通用多协议标签交换(GMPLS)协议, 使得光传送网络具备了更大的智能性。在控制平面拓扑和传送平面拓扑一致的情形下, 以GMPLS的“便道”技术为基础, 提出了一种改进型的基于标签交换路径(LSP )“双链路”恢复(DLR)的生存性机制。它对发生故障的节点两端链路同时实施迂回策略。通过对传统的链路恢复和“双链路”恢复进行细致地分析, 定量地给出了在这两种情形下, 信令恢复时间的比较方案。以美国AT&T实验室中研制的大型路由器上的数据为参数, 对上述两种不同恢复机制进行了对比分析, 进一步验证了该恢复策略提出的有效性。