层析型线阵推扫成象光谱技术及其仿真研究

本文设计了一种层析型线阵推扫成象光谱仪。与色散型推扫成象光谱仪或干涉型推扫成象光谱仪不同的是,它用线阵CCD代替面阵CCD,同时又具有高通量、多通道、高信噪比、结构简单、轻量等优点。其基本原理是利用光栅的多级衍射实现视场条带目标的一维空间和一维光谱组成的“空间-光谱平面”到一维投影象的Radon变换,然后由逆Radon变换重构二维数据(一维光谱和一维空间),另一维空间信息通过推扫便可得到。文章还提供了重构算法和计算机仿真试验结果,验证了算法和方案的可行性。     

干涉成象光谱仪中前置光学系统远心角对干涉调制度的影响

本文分析了干涉成象光谱仪中,在不同视场角时前置光学系统象方远心角对干涉调制度的影响,得出如视场角和最大光程差一样,象方远心角也是影响干涉调制度的重要参量的结论．     

水下物体激光圆偏振成象实验及与线偏振成象的比较

采用波长532nm激光作光源,面阵CCD作探测器,利用圆偏振技术进行水下物体成象实验研究,对实验结果进行了分析并与线偏振成象技术进行了比较。结果表明无论是采用圆偏振技术还是线偏振技术都可提高水下物体成象的衬比（度）和成象距离;水体较清时圆偏振成象清晰度远远大于线偏振成象清晰度;当水体较混时,圆偏振成象清晰度大大下降和线偏振成象效果相接近。     

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...     

时空联合调制空间外差干涉成像仪自适应条纹模板研究

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)推扫图像中有明显的干涉条纹,这会导致传统的图像配准方法对TS-SHIS推扫图像配准计算结果的影响较大。鉴于此,提出一种基于目标干涉数据的自适应条纹模板构建方法,采用该方法消除TS-SHIS推扫图像中的干涉条纹,并利用曲面拟合加梯度法对消条纹后的推扫图像进行图像配准。仿真及实验研究结果表明,所提方法能够有效消除TS-SHIS推扫图像中零光程差处的干涉条纹;干涉条纹对配准计算的影响得到抑制;消条纹处理对图像配准计算结果的影响在0.02 pixel以内。     

航天线阵CCD相机推扫成象过程的象质研究

本文从线阵CCD相机推扫成象的原理出发,根据CCD器件动态时间积分的特点,指出了它与胶片型航天相机成象的区别,推导出了沿航迹方向和穿航迹方向由光学图象向光电图象转换的调制度公式.在线性传递情况下推导了图象动态传递的MTF一般公式,并由此公式说明以往对于推扫成象的MTF计算公式仅为一般公式中的一个特例.提出了象元积分重叠率的概念,并讨论了它对整机MTF的影响.指出了线阵CCD相机在特征频率下正常成象是有一定概率的,并提出了其正常成象概率的具体算法.     

基于光瞳分割和角剪切的成像偏振光谱技术

基于光瞳二分割及Wollaston棱镜角剪切、Savart板横向剪切干涉的原理,提出一种同时获取图像、偏振态及光谱信息的新技术.装置没有任何机械运动部件和电调谐器件,在单一面阵探测器的四个分区同时获得四种线偏振态的干涉图(两幅差分偏振光谱图),系统工作在推扫模式.在详细论述装置组成的基础上,从系统成像的原理出发,深入分析了系统中棱镜主截面方位角的相互位置关系对输出光强的影响,并对系统参数进行了优化,推导出干涉条纹强度分布的表达式,并利用计算机数值仿真,验证了方案的准确性和可行性.为新型成像光谱仪的设计和工程化应用提供了重要的理论依据和实践指导.     

单镜头两视角同轨立体成像、TDICCD自推扫和速高比补偿——嫦娥二号CCD相机技术

介绍了嫦娥二号卫星有效载荷CCD立体相机中单镜头两视角同轨立体成像、时间延迟积分(TDI)CCD自推扫和速高比补偿的综合技术方案.它在国际上首次采用两线阵TDI CCD自推扫实现对月面的高分辨率同轨立体成像.TDI CCD在自推扫成像中必须保持图像在TDI CCD焦平面上的运动速度与电子潜像运动速度同步,为此采用了地面...     

适用于推扫式成像光谱仪的CCD拖尾扣除方法

拖尾(smear)现象是面阵CCD器件的固有问题。在推扫式成像光谱仪中,拖尾对成像的作用形式较为特殊,传统的扣除方案已不再适用,急需新的适合这一应用场合的方法。通过建立光谱仪中拖尾现象的数学模型,分析并仿真了常规拖尾扣除方法的失真问题,提出了适合推扫式光谱仪器的新方法。新方法使用已知图像信息估计景物的光谱分布,以此计算光学暗行通道所代表的拖尾信号在每个应用通道中的贡献,进而实现拖尾现象的扣除。遥感图像处理结果的较为理想的LSF表明,新方法效果良好,适用于推扫式成像光谱仪中CCD拖尾现象的扣除。     

基于线阵CCD空间滤波效应的航空相机像移速度测量方法

基于空间滤波测速原理,提出了利用线阵CCD空间滤波效应进行航空相机像移速度测量的新方法。对线阵CCD输出图像进行隔行采样,模拟了多狭缝的空间滤波特性,实现了对航空相机像移速度的光学非接触测量。通过研究空间滤波器的功率谱密度函数,对影响线阵CCD空间滤波特性的关键因素进行了特性分析,并在实验上验证了利用线阵CCD推扫图像模拟多狭缝空间滤波器测量像移速度的可行性。结果表明,对于5～53.2 mm/s范围内的像移速度,测量误差导致的像移量误差不大于1/3 pixel,能够满足航空相机像移补偿精度的要求。     

姿态倾斜对时-空联合调制型干涉成像光谱仪成像质量的影响

时空联合调制型干涉成像光谱仪获取的像面干涉图是带有干涉条纹的二维空间图像,具有对姿态变化敏感的特点.根据该类仪器的成像过程,在竖直摄影时,相邻两帧像面干涉图之间的像移量为一列像元;偏离竖直摄影时,由于像面干涉图的几何变形或旋转,会引入非正常像移.利用共线方程导出了这一非正常像移量的表达式.利用仿真计算说明:这一非正常像移会在像面干涉图序列中不断积累,导致提取出的物体干涉信息失真.在竖直摄影而平台指向精度较低、倾斜摄影、探测器阵列的安装方向精度较低或者航空成像且存在偏流角时,必须对像面干涉图进行有效校正,才能保证最终反演出的物体光谱的真实性.     

PET用新型深度编码探测器设计

平行性问题或作用深度问题影响着正电子放射层析系统(PET)的成象分辨率。本文提出和评价了一种二阶深度编码探测器,这个探测器是由两层LSO晶体和位置灵敏型光电倍增管(PS-PMT)组成,上层的晶体相对于下层的晶体的位置在X和Y方向上都有半个晶体阵列单元的错位,因为每个晶体的输出光的重心位置分布在PS-PMT上不同的位置,所以通过计算其重心位置就可在象平面上区别开每个晶体。根据PET系统的应用要求,我们验证了探测器的性能。伽马射线垂直入射时,上层晶体阵列的固有空间分辨率为1.15mmFWHM,下层晶体列阵为1.34mm FWHM.钠伽马辐射源的511keV能量峰处的平均能量分辨率对于下层晶体为19.7%,上层为23.6%.通过类似的技术亦可实现3阶、4阶深度编码探测器。     

CUPID-0: the first array of enriched scintillating bolometers for 0$$\nu \beta \beta $$ decay investigations

The CUPID-0 detector hosted at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy, is the first large array of enriched scintillating cryogenic detectors for the investigation of \(^{82}\)Se neutrinoless double-beta decay (\(0\nu \beta \beta \)). CUPID-0 aims at measuring a background index in the region of interest (RoI) for \(0\nu \beta \beta \) at the level of 10\(^{-3}\) counts/(keV kg years), the lowest value ever measured using cryogenic detectors. CUPID-0 operates an array of Zn\(^{82}\)Se scintillating bolometers coupled with bolometric light detectors, with a state of the art technology for background suppression and thorough protocols and procedures for the detector preparation and construction. In this paper, the different phases of the detector design and construction will be presented, from the material selection (for the absorber production) to the new and innovative detector structure. The successful construction of the detector lead to promising preliminary detector performance which is discussed here.     

可见近红外波段无人机载成像光谱仪设计

为了满足地物成像光谱分析的需要,设计了同轴安装、体积小、重量轻的适用于无人机载的棱镜-光栅-棱镜型可见近红外成像光谱仪.通过角放大率选择、光焦度分配、相对孔径计算设计了视场较大的前置物镜;通过光栅方程求解、体相位全息光栅布拉格条件约束、棱镜折射定律设计了光谱系统的初始结构;通过工作光谱上下限出射角与探测器光谱维宽度的关系确定了成像物镜的焦距;通过出射光角度明确了出射光谱的非线性.设计的无人机载成像光谱仪工作光谱范围为400~1 000nm,视场角为40°,全工作波段在空间截止频率20.8lp/mm处的传递函数值均大于0.67,光谱分辨率小于3nm.装调了无人机载成像光谱仪对室外绿化树木进行光谱推扫成像实验,实现了树叶的多光谱成像.该成像光谱仪能够有效实现光谱成像,性能良好.     

Three-dimensional imaging with detector arrays on arbitrarily shaped surfaces

Conventional multiview imaging systems commonly utilize a planar lenslet array and a rigid, flat image sensor in the pickup stage to capture different views of the scene. In this Letter, we remove this constraint by proposing the concept of three-dimensional (3D) imaging with detector arrays that may conform to arbitrarily shaped surfaces or platforms. A nonplanar detector array configuration can be used in combination with a flexible lenslet array to capture different views. The orientation and optical axes of individual image sensing elements could vary. A point-by-point 3D reconstruction algorithm is described and the feasibility of the proposed approach is demonstrated through simulated imagery.     

二维点阵的软X射线衍射实验研究

以光刻胶作为探测器,用3.2nm的X射线进行了二维点阵测试样品的软X射线衍射实验,记录了探测器和样品间隔分别为0、2mm和80mm时的图像,并用光学显微镜放大观察。实验结果表明,探测器记录的图像与探测 和样品之间的距离有关,即随探测器和样品之间距离的变化而变化。这与理论模拟的结果一致。     

遥感相机自动检焦技术研究

将基于图像处理的自动检焦技术应用于线阵CCD推扫成像的空间遥感相机中。图像法检焦的关键在于对焦评价函数的选取。通常对焦评价函数是在摄影目标不变的情况下得出的,而推扫成像的线阵CCD相机在任意时刻所拍摄的景物都是不同的,这就给对焦评价函数的选取增加了难度。用功率谱的方法对任意景物在空间频域进行分析表明,功率谱对于自然景物具有一定的不变性。由此建立了基于功率谱的对焦评价函数,采用小波去噪与亮度归一化相结合的图像预处理技术有效地去除了图像噪声和亮度变化对对焦精度的影响。通过对功率谱评价函数进行加权处理,提高了对焦评价函数曲线的灵敏度。仿真实验表明了所构造的对焦评价函数是可行的。     

利用多项式拟合方法去除Hyperion数据条带噪声

Hyperion是目前唯一在轨的集高空间分辨力与高光谱分辨力于一体的成像光谱仪,Hyperion数据含有丰富实用的光谱信息。由于各传感器光谱响应值不一致,造成许多谱段含有大量条带噪声,严重影响Hyperion数据的解译和信息提取。介绍了常用于Hyperion数据的去除条带噪声方法,提出了采用多项式拟合的算法,并对各方法去条带效果进行比较。实验结果证明,多项式拟合算法优于其他方法,去条带效果明显,且能很好地保持原始图像特性。     

Non‐linear conductivity in Coulomb glasses

We have studied the nonlinear conductivity of two‐dimensional Coulomb glasses. We have used a Monte Carlo algorithm to simulate the dynamic of the system under an applied electric field E. We have compared results for two different models: a regular square lattice with only diagonal disorder and a random array of sites with diagonal and off‐diagonal disorder. We have found that for moderate fields the logarithm of the conductivity is proportional to , reproducing experimental results. We have also found that in the nonlinear regime the site occupancy in the Coulomb gap follows a Fermi‐Dirac distribution with an effective temperature T_eff higher than the phonon bath temperature T.