联合变换相关器像移测量试验系统设计

为了测量卫星姿态不稳定或振动等原因引起的空间相机亚像元像移,设计了基于联合变换相关器的像移测量试验系统。阐述了该方法的数学原理,面阵CCD的安装位置以及输入图像序列的获取方法。根据相关参数确定了试验系统的傅里叶透镜结构和参数,最终设计了试验系统。应用线性插值和像元合并方法获得具有亚像元像移的图像果表明,像移测量的精度不随景物的内容而变化,测量得到的像移误差均方根值<0.2pixel。     

基于联合广义分数相关器的相关峰特性分析

分析了联合广义分数傅里叶变换相关器相关峰的特性,得到通过改变广义分数傅里叶变换的系统参量可以提高广义分数相关峰性能的结论.进行了数值模拟和光学实验,并根据两者的结果对四个相关峰的性能指标相关峰强度最大值、峰能比、识别能力、信噪比进行了比较分析,说明只要适当控制系统参量,联合广义分数傅里叶变换相关器比联合分数傅里叶变换相关器具有更好的相关性能,有助于提高光学相关器识别的准确率.     

透镜组合实现光学分数傅里叶变换

从光学系统脉冲响应函数理论的角度分析了秀镜组合实现光学分数傅里叶变换的结构及标准焦距的物理意义，推导了几种较普遍的实现光学分数傅里叶变换的结构，利用该结构可以方便地改变其标准焦距，这对设计由多级数傅里叶变换级联构成的空间变化滤波系统具有重要的指导意义。     

基于光学相关器的光学稳像器研究

为了突破传统电子稳像和机械稳像技术在处理速度、精度等方面的局限性,提出基于光学相关器的稳像技术,旨在实现对高速视频的实时高精度光学稳像。系统使用光学联合相关变换的方法,提取视频前后两帧变换后的相关峰,给出两帧的位移差值,通过改进后的补偿算法进行实时稳像。基于光学相关器的光学稳像器能够实现平移和旋转稳像,通过仿真和实验分析,平移稳像的精度可以达到0.1个像元（改进补偿算法后可达0.04个像元）,旋转稳像的精度可达0.1。     

变焦扩束系统的光学设计

利用几何光学理论,详细分析变焦扩束系统的两,工结合实例,指出在进行光学设计时选取参数的依据。     

长焦距傅里叶变换透镜的小型化

随着光学信息处理的不断发展,傅里叶变换透镜的应用也日趋广泛。本文阐述了傅里叶变换透镜的性质及作用,主要研究了长焦距傅里叶透镜光学设计的特点,以及目前国内外在设计该类型透镜时常采用的结构形式:四组元对称或非对称双远距结构。为了能进一步缩短傅里叶变换透镜前后两焦点间的距离,使之小型化,本文尝试了一种新的结构形式,比起四组元双远距结构,在结构也较为简单的前提下,它不仅进一步缩短了两焦点间的距离,而且输入面、频谱面的象质均良好。     

新型平面集成光学相关器设计与分析

基于微光学与二元光学技术,设计了一种新型的平面折叠式光学相关器,将相关器中组成4f系统的傅里叶变换透镜、全息匹配滤波器、输入面和输出集成到一个平面器件上,与另一平面偏振反射镜构成一个反射型的平面光学系统.讨论了相关器的系统结构设计、系统参数的设计,给出了具体的设计模型,计算出其体积可减小至约12 cm3.利用菲涅耳衍射数值模拟方法对系统的图像识别过程进行了仿真,得到了良好的相关输出结果,证实平面集成光学相关器具有很好的识别性能.     

扩角镜的光学设计问题

文本用伽利略望远镜作扩角镜,给出一个1.67×扩角镜的设计实例,经加工测试证明,结果是满意的,有一定的实用价值.     

基于联合变换相关器的像移测量仿真分析

对基于联合变换相关器的像移测量数学原理进行了说明,介绍了面阵CCD的安装位置以及输入图像的获取方法,分析了低信噪比输入图像、相对转动位移对测量精度的影响。应用MATLAB对输入图像进行傅里叶变换得到联合功率谱,对二值化处理的功率谱进行傅里叶变换得到相关输出,用质量中心算法计算出像移量。分析得出,输入图像信噪比大于5dB,测量均方误差小于0.05像素;输入图像相对转动位移在0.1°的范围内,转动位移对测量精度和峰噪比的影响可以忽略不计。综合分析表明像移测量均方误差小于0.05像素。     

基于联合变换相关器的远红外变焦光学系统设计

为了提高联合变换相关器跟踪和识别目标的能力,且满足坦克瞄准镜的工作要求,针对1英寸红外CCD探测器,设计了8～12 μm波段折射式长波红外连续变焦系统.该系统采用机械补偿的方式,变焦过程中相对孔径不变,F数为2,变倍比为4:1,在50～200 mm范围内可实现连续变焦,且变倍曲线和补偿曲线平滑,扩大了坦克瞄准镜的搜索范围.用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,在17 lp/mm空间频率处,全焦距范围内调制传递函数均在0.53以上,接近衍射极限,像面稳定性良好,满足光学系统的设计要求.     

多重结构的体全息存储傅里叶变换光学系统设计

分析了体全息存储傅里叶变换光学系统的设计要求和光学参量的确定。采用多重结构方法对傅里叶变换镜头的正向和逆向光路同时进行了优化,可实现对两对物像共扼位置控制像差。给出了前后组焦距分别为44mm和40mm的达到衍射受限要求的4片型球面全息存储光学系统的设计结果。     

红外反远距光学系统的小型化设计

 设计了一大视场短筒长的红外反远距物镜。针对红外物镜的特点,对反远距物镜进行高斯光学分析,找出进一步小型化的途径;根据探测器参数,提出了光学系统的参数,焦距10mm,F/#为1.2,视场60°。实例方案中,光学结构采用4片硅片,2个二次曲面;光学系统长度小于57 mm,外径小于24 mm,利用内调焦及充足的调焦范围,使光学系统在-40℃~60℃的工作温度范围内全视场调制传递函数曲线在截止频率处大于0.45;设计系统体积小,视场大,成本低,便于机械安装,环境使用范围广。     

光学相关器的研究进展及军事应用

介绍了范德卢格特型和联合变换型光学相关器的基本原理和结构,给出了目前世界各国光学相关器的最新研究进展情况,最后探讨了其在军事上的应用前景及下一步的重点研究方向。     

光学相关器在自动目标识别中的应用

为使光学相关器更好地应用于自动目标识别领域,保证在较高识别速度下,具备良好的识别效果,介绍了应用于自动目标识别领域的联合变换相关器和匹配滤波相关器.针对匹配滤波相关器实现过程中的两项关键技术,在滤波器编码技术上提出了构造等相关峰综合鉴别函数以解决畸变不变识别问题.在相关峰识别技术上,针对阈值法存在的不足,提出利用BP神经网络对相关平面相关峰进行识别,采用划分感兴趣区域的方法减少了输入层神经元数目,简化了神经网络结构.借助搭建的光学相关器系统验证了该方法可对相关信号和噪声进行有效分类,提高了光学相关器的识别效果.     

大变倍比中波红外变焦系统的小型化设计

基于中波红外320240制冷型探测器,采用机械正组补偿方式,引入衍射光学元件（DOE）,并采用折叠光路,实现大变倍比中波红外变焦光学系统的小型化设计。利用变焦原理和Zemax光学设计软件给出系统结构参数,并对设计结果进行像质评价,对凸轮曲线求解等。设计与分析结果表明:系统使用6片透镜在3.7 m~4.8 m波段实现了18 mm~360 mm连续变焦,满足100 %冷光阑匹配,在空间频率16 lp/mm处MTF值均大于0.5。该系统具有大变倍比、变焦轨迹平滑等特点,可应用于机载光电侦察设备中。     

基于单准直透镜的阵列准直器研究

提出了一种基于单准直透镜和光纤阵列的阵列准直器, 深入研究了此种方案的光路无胶和光路有胶的两种实现方式; 并基于高斯光束传输矩阵和q参数相关理论, 从理论上详细地计算、推导了各变量之间的关系, 并进行了模拟仿真及实验验证, 得到了理论和实验一致的结果. 对两种实现方式的结构及封装设计也进行了初步的摸索和实验, 并制作出了性能良好的阵列准直器. 理论和实验表明, 该方案具有易加工、低成本、易封装、性能优等特点, 也易于扩展成多维阵列准直器, 可为可重构光分插复用器系统和光交叉连接系统的发展提供强有力的器件支撑.     

Volume holographic optical correlator based on fractal-space/shift multiplexing

In this paper, we demonstrate theoretically and experimentally a new multiplexing method for volume holographic optical correlator using fractal-space/shift multiplexing. We multiplex the hologram recording by repetition of fractal-space multiplexing with partial area-overlap. This method makes a way for high recognition rate and full use of the dynamic range for volume holographic optical correlator.     

5倍变焦距光学系统小型化设计

为了完成飞行器导引头目标识别与探测任务,以短焦距、大视场进行搜索并确认目标,以长焦距、小视场进行高精度目标识别。通过选择正组补偿的机械补偿法,采用3种普通光学材料,在长焦距位置,将前固定组、变倍组的组合设计为远摄型,使得系统结构紧凑,满足导引头小型化的要求。利用CODE V光学设计软件,优化设计了焦距为30~150 mm,视场角为12.90°×10.25°~2.59°×2.07°,筒长仅为174 mm的变焦距光学系统,得到成像质量优良的设计结果。各焦距、全视场平均传递函数值在50 lp/mm时为0.695,测试结果为0.562,满足系统的性能要求。     

Performance of an image-encrypted joint transform correlator for pattern recognition

An image-encrypted joint transform correlator for pattern recognition is proposed and evaluated. The correlator performs twofold correlation for recognizing the primary image and cipher, and the encrypting cipher acts to enhance or inhibit the correlation peak if the cipher is correctly input. By incorporating the original image with an appropriate cipher, the correlator achieves better pattern discrimination and is robust against distortion. Simulation results show that the pixel number and the cell size of cipher affect the characteristics of the correlator.