超光谱成像探测系统的图谱标定和评估

超光谱成像是一种场景图谱合一的技术,在战场侦察中得到了迅速应用。超光谱成像系统的标定是确定其输出准确数值的过程。分析了一种基于背照减薄CCD和凹面光栅成像光谱部件的UV/Vis/NIR超光谱军用探测系统,其光谱分辨力为3.3 nm;探讨了0.25～1.1μm工作波段内超光谱成像系统的标定和评估方法,详细介绍了以带有测试靶均匀辐射源为对象的空间成像质量评估、以激光和Hg灯为基础的光谱质量评估以及利用高精度标准辐射源的辐射性能标定。在经过多步辐射校正和光谱真实性检测验证后,最终获得的景物反射率光谱曲线真实反映了光谱特性,满足了0.2mrad的空间分辨力和±0.5％色散线性率的精度要求并在军用探测系统中进行了反伪装的成功应用。     

高准确度光学系统中材料非均匀性对成像质量的影响

利用Zernike多项式对用Zygo干涉仪测得的离散材料折射率数据进行了拟合,再使用光线光学的方法评价了系统的成像质量. 由于材料折射率分布的无规则性,在对包含非均匀介质的实际光学系统的模拟仿真和优化时,需要考虑选取材料不同部位加工成的透镜会对系统成像质量有不同的影响,而且加工好的透镜在装配过程中,绕着光轴旋转不同的角度同样会影响成像质量. 通过计算机模拟的方法预先选取材料的最佳部位以及找到最好的装配位置,从而提高了光学系统的性能.     

基于极坐标的相向运动图像模糊的递归模型

成像过程中,被摄像目标和摄像机之间的相向运动会造成图像的辐射状模糊,辐射状模糊将减小有效视场,影响成像质量.本文在扇形网格采样的基础上,利用状态空间模型模拟了退化过程,用递归方法解决了空变问题,并利用对状态空间系统求逆的方法对退化图像进行了复原.计算机模拟显示,算法简单,复原图像清晰,取得了较满意的结果.     

基于Markov约束的泊松最大后验概率超分辨率图象复原法

提出了基于Markov约束的泊松最大后验概率(Poisson-MAP)超分辨率图象复原方法(MPMAP),该方法把Poisson-MAP法和Markov随机场先验分布有机地结合在一起.实验表明,该方法能有效地减少和去除复原图象中的噪音和振荡条纹,提高图象复原质量,具有很好的超分辨率复原能力.     

基于微分图像自相关的离焦模糊图像盲复原

针对离焦模糊图像的盲复原算法的研究具有重要的实际意义和实用价值.根据光学离焦成像模型,研究提出了一种基于微分图像自相关的离焦模糊图像超分辨力盲复原算法,即首先采用拉普拉斯算子对离焦模糊图像进行二阶微分并求微分图像的自相关,然后从自相关结果所包含的信息中确定离焦模糊半径,最后以离焦模糊模型结合MPMAP超分辨力复原算法对离焦模糊图像进行肓复原.实验证明:算法能够以较高的精度估计出离焦模糊半径并实现离焦模糊图像的盲复原,该算法较其它同类算法在减少计算过程中需要考虑的各类因素的同时也减少了计算量,提高了结果精度,依靠超分辨力复原算法获取更多的复原图像信息,已在实际刑侦和物证鉴定的离焦模糊图像判读和鉴定中获得成功应用.     

《三度学及其测量》课程建设的探索与实践

辐射度学、光度学和色度学(以下简称"三度学")是现代光电信息转换、传输、存储、显示、测量和计量的基础,随着光电信息技术、图像技术的发展和应用的扩展,"三度学"及其测量技术已成为光电工程领域科研和应用人员必备的专业基础知识和技术,在国内还没有完全类似的教材和课程设置。以往教学中仅在某些课程中部分涉及辐射度学和光度学的概念,难以使学生全面地掌握和应用相关的知识,至于色度学则更少涉及,系统讲授的课程大多安排在研究生阶段,但也较少涉及相关的实验仪器和技术的讲授。从光电信息科学与工程类专业知识体系结构的角度出发,总结了多年教学科研的经验,探索了以"三度学"作为教学内容,通过配合相关测量的实验,开展了"三度学"课程建设的探索。     

基于人眼视觉的直视型微光成像系统MRC模型

首次将最小可分辨对比度(MRC)的概念引入到了直视型微光成像系统。在人眼视觉的基础上,从信号检测的角度出发,推导出了直视型微光成像系统的MRC模型。该模型综合考虑了空间因素和时间因素对成像系统的影响,给出了系统在不同目标照度、不同对比度情况下探测图像时的极限灵敏阈。模拟结果表明,由此得到的直视型微光成像系统的极限分辨率与实际系统给出的分辨率基本一致,是一种能更全面地评价微光成像系统性能的模型。     

基于洋面场景的MERSI偏振辐射特性反演及其分析方法

辐射传递链路的偏振灵敏度会影响中分辨率光谱成像仪(MERSI)遥感观测数据的精度及其后续应用,故需要对其偏振灵敏度进行反演、分析及定量去除以提高辐射定标的精度。针对在轨后的MERSI,选择洋面场景这一偏振度较大的区域,通过对卫星观测数据和环境数据进行预处理,基于海洋表面三维波浪斜坡的概率密度模型和菲涅耳反射定律来描述海表辐射状态,利用6SV辐射传输模拟工具来分析大气对偏振辐射状态的影响,将其与海表辐射状态耦合可得到大气顶偏振辐射状态,实现了对MERSI偏振辐射特性的反演。实验分析了MERSI在特定波段的偏振辐射特性,发现其偏振度随着卫星天顶角的变化呈现不对称分布,反射率误差随着卫星天顶角及偏振度的变化基本比较稳定;分析了MERSI在不同观测几何、风速风向下偏振敏感性的变化规律。     

采用多种红外视距模型的子弹辐射探测系统作用距离分析

本文基于子弹飞行过程中的红外辐射特性和热成像模型,结合大气对红外辐射吸收和散射衰减,在不同距离处将子弹热成像模型视为扩展源目标和点源目标,利用最小可探测温差(MDTD)、最小可分辨温差(MRTD)和噪声等效功率(NEP)分别给出了相应红外视距模型的估算方法。根据红外热像仪常用参数以3种蒙皮温度给出了3种不同模型下子弹辐射作用距离的计算实例及结果:MDTD模型下得到的作用距离最长,MRTD模型计算所得的作用距离约为MDTD模型的2/3,由NEP模型计算所得的作用距离最短,不到MDTD模型视距的1/2。研究表明,实际设计时应根据不同的系统性能选择作用距离模型。     

人眼视觉的传递特性及模型

介绍了国内外对人眼视觉特性及其调制传递函数的研究 ,对几种典型的人眼视觉模型进行了分析。较之以往采用的具有低通特性的指数型和高斯型 ,及具有带通特性的Barten模型和复合模型更符合人眼视觉传递特性。在此基础上将两种带通模型和国内外一些典型的试验数据进行了比较研究 ,得出 :Barten模型参数简单 ,计算方便 ,但实用的范围较复合模型小。复合模型综合考虑了人眼瞳孔、显示器亮度、视场角、量子效率、积分时间等因素的影响 ,是一种更全面的反映人眼传递特性的视觉模型