基于望远系统的光学-神经网络联合优化超分辨成像方法

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作者 孙友红 张涛 +2 位作者 刘嘉楠 刘建华 王超 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期12-23,共12页

光学望远镜是获取远距离物体光学信息的重要工具,在天文观测、遥感和光学监视领域具有广泛的应用。分辨率是衡量望远镜观测物体细节能力的重要指标,传统提高望远镜分辨率的方法是建造更大口径的望远镜,这导致建造和维护成本大幅增加。... 光学望远镜是获取远距离物体光学信息的重要工具,在天文观测、遥感和光学监视领域具有广泛的应用。分辨率是衡量望远镜观测物体细节能力的重要指标,传统提高望远镜分辨率的方法是建造更大口径的望远镜,这导致建造和维护成本大幅增加。本文提出一种光学-神经网络联合优化方法,通过将望远系统的点扩散函数等效为一个单核卷积层,集成到图像超分辨重建网络前端进行联合训练,并在光路引入相位掩模重构训练得到的点扩散函数,从而实现两者协同优化,有效提高了观测图像的分辨率。本文还构建一种高性能的生成对抗网络,其训练参数小于现有几种无监督网络,重建速度远高于现有几种无监督网络。此网络采用双鉴别器架构提高了网络提取细节特征的能力,设计的级联残差块充分利用了各级提取的特征信息,扩展了信息的传播路径,提高了重建效率。仿真结果表明,本文与单纯的深度学习方法相比,联合优化方法重建的超分辨率图像PSNR和SSIM在仿真数据集中分别提高了3.98和0.06,图像细节丰富,容易分辨。验证实验表明,本文的联合优化方法重建的条纹图像对比度最高,更容易分辨。 展开更多

关键词 超分辨成像 联合优化 望远系统 无监督网络

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光纤望远系统中光束限制与眼点位置分析

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作者 陈文建 迟泽英 等 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第Z01期349-352,共4页

本文结合光纤望远系统，根据光纤传光特性，分析了普通光纤望远系统和波分复用供暖质优化光纤望远系统中光束传输限制，给出了这两类系统中眼点的具体位置。结果表明它们在不同类型的系统中各不相同，在进行光学设计时应充分考虑其特性。

关键词 光纤传像束 望远系统 光束限制 眼点位置 传光特性 普通光纤望远系统 波分复用像质优化望远系统

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成像光谱仪离轴三反望远系统的光学设计 被引量：25

3

作者 李欢 向阳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期500-504,共5页

视场宽、结构紧凑、体积小、质量轻是空间光学成像系统设计研究的热点。在共轴三反镜系统的几何光学成像理论基础上,从离轴三反望远系统的方案选择、初始结构计算、三级像差的校正及光学系统的优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、... 视场宽、结构紧凑、体积小、质量轻是空间光学成像系统设计研究的热点。在共轴三反镜系统的几何光学成像理论基础上,从离轴三反望远系统的方案选择、初始结构计算、三级像差的校正及光学系统的优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围1.0～2.5μm、焦距f′=300mm、相对孔径f′/4、视场角6.8°×0.1°的离轴三反望远系统,系统非球面最高次数为4次,总长约为f′/2,对于空间频率30lp/mm处,调制传递函数值均大于0.8。 展开更多

关键词 成像光谱仪 望远系统 光学设计 三反镜系统

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10°远心离轴三反消像散望远系统的光学设计 被引量：14

4

作者 李欢 向阳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2256-2260,共5页

在共轴三反系统的几何光学成像理论基础上,研究了成像光谱仪用远心宽视场、大相对孔径离轴三反消像散系统的设计问题,推导出了平像场、远心三反消像散系统初始结构参量和三级像差的计算方程.在给定系统像方焦距f′和F/#的情况下,只要给... 在共轴三反系统的几何光学成像理论基础上,研究了成像光谱仪用远心宽视场、大相对孔径离轴三反消像散系统的设计问题,推导出了平像场、远心三反消像散系统初始结构参量和三级像差的计算方程.在给定系统像方焦距f′和F/#的情况下,只要给定次镜对主镜的遮拦比α1和次镜口径D2的具体值,就可以得到一个平像场、远心三反消像散成像系统的初始结构,通过进一步优化可得到满足设计要求的结果.据此设计出一个光谱范围0.4～2.5μm、焦距f′=720 mm、相对孔径F/4、线视场角为10°的平像场、远心离轴望远系统,其主镜为6次非球面,次镜和三镜为椭球面,在空间频率27.8对线/mm处,调制传递函数值大于0.85. 展开更多

关键词 成像光谱仪 望远系统 光学设计 三反镜系统 远心

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望远系统光学特性测量与分析设计性实验的开发 被引量：3

5

作者 朱昊 郭宏 +1 位作者 毛文炜 赵子英 《实验技术与管理》 CAS 2004年第2期74-77,134,共5页

本文介绍了望远系统光学特性测量与分析设计性实验的开发思想和实现过程,并将改进后的实验与传统实验方法进行了比较分析,提出了进一步完善的设想.

关键词 望远镜 放大率 设计性实验 望远系统 光学特性 实验开发

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卡塞格林望远系统与激光束参数匹配 被引量：2

6

作者 何丽 范国滨 叶一东 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期49-52,共4页

在激光工程系统中,把卡塞格林望远系统等效为一个扩束器和环形光阑的组合形式,研究了激光束的光腰半径与卡塞格林望远系统的参数匹配问题。推导出光束扩束后通过环形光阑衍射的场分布解析表达式,并由此数值计算了由环形光阑引起的能量损... 在激光工程系统中,把卡塞格林望远系统等效为一个扩束器和环形光阑的组合形式,研究了激光束的光腰半径与卡塞格林望远系统的参数匹配问题。推导出光束扩束后通过环形光阑衍射的场分布解析表达式,并由此数值计算了由环形光阑引起的能量损失,以及光束扩束后光腰半径与环形光阑外径的比值K对Strehl比的影响。结果表明,在卡塞格林望远系统参数确定的条件下,存在最佳比值K,使损失能量最小,并可以获得较高的Strehl比,得到最大的峰值光强。 展开更多

关键词 高斯光束 卡塞格林望远系统 光腰半径 扩束 环形光阑 Strehl比

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成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计 被引量：6

7

作者 李欢 周峰 《航天返回与遥感》 2012年第2期28-33,共6页

视场宽、结构紧凑、质量轻是空间光学系统设计研究的热点。文章从离轴三反望远系统的应用技术指标分析、设计思想、设计流程及光学系统优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个... 视场宽、结构紧凑、质量轻是空间光学系统设计研究的热点。文章从离轴三反望远系统的应用技术指标分析、设计思想、设计流程及光学系统优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围0.4～2.5μm、焦距f′=700mm、相对孔径f′/4、线视场角20°的离轴三反望远系统,次镜为球面,主镜和三镜非球面最高次数为4次,在Nyquist频率27.8对线/mm处,调制传递函数值均大于0.87。 展开更多

关键词 望远系统 光学设计 宽视场 三反镜系统

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空间光通信综合参数测试用双通道望远系统 被引量：1

8

作者 孙权社 赵发财 韩忠 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期571-575,共5页

提出一种用于空间激光通信综合参数测试的双通道望远系统，长焦通道满足端机远场分布等参数的测量，无焦望远通道可用于跟瞄性能测量。分析了空间激光通信端机远场分布及跟瞄性能测试的原理，设计了一套双通道望远系统装置，该装置光学... 提出一种用于空间激光通信综合参数测试的双通道望远系统，长焦通道满足端机远场分布等参数的测量，无焦望远通道可用于跟瞄性能测量。分析了空间激光通信端机远场分布及跟瞄性能测试的原理，设计了一套双通道望远系统装置，该装置光学系统可分别构成离轴卡塞格林系统或离轴三镜无焦望远系统，工作谱段为800—1700nm，通光孔径为300mm。完成了系统的研制和装调，并进行了性能检测，结果表明，长焦通道波像差为0．097h．（λ=632．8nm），无焦通道波像差为0．048λ，均满足设计指标要求。 展开更多

关键词 计量学 双通道望远系统 空间激光通信 跟瞄精度 综合参数测试

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红外折／衍混合离轴望远系统设计

9

作者 周崇喜 李展 +1 位作者 林大键 杜春雷 《光子学报》 EI CAS CSCD 1996年第12期1100-1105,共6页

本文针对空间光学系统轻型特点，设计了一个二元光学折／衍混合红外反射式望远系统。采用了离轴式格里高利（Ｇｒｅｇｏｒｉａｎ）结构形式，消除了望远系统中的中心遮拦问题。用衍射光学元件校正系统象差，使反射面为球面，二元光学表... 本文针对空间光学系统轻型特点，设计了一个二元光学折／衍混合红外反射式望远系统。采用了离轴式格里高利（Ｇｒｅｇｏｒｉａｎ）结构形式，消除了望远系统中的中心遮拦问题。用衍射光学元件校正系统象差，使反射面为球面，二元光学表面尺寸比施密特（Ｓｃｈｍｉｄｔ）校正板（位于入瞳处）缩小于３～４倍，光学设计运用ＯＳＬＯ软件，光学系统的通光孔径φ＝１２０ｍｍ，焦距ｆ＝－１０００ｍｍ，波长λ＝４．３μｍ，视场２ω＝２°×６°（子午×弧矢），分辨率Ｒｅｓ＝０．０５ｍｍ，ＭＴＦ≥０．４（空间频率ｆｒｅ≤１０ｃ１／ｍｍ）。 展开更多

关键词 红外 折衍混合 离轴 望远系统

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基于DMD的高动态范围望远系统设计

10

作者 李春才 巩岩 王延杰 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期19-23,共5页

针对高动态范围目标，本文设计了一种基于数字微镜器件（DMD），能够对高动态目标进行自动区域调光的望远系统，其中DMD为中间像面。首先DMD上所有微反射镜处于开状态，获取一幅目标景象的图像，按照平均灰度和局部动态将该图像划分为... 针对高动态范围目标，本文设计了一种基于数字微镜器件（DMD），能够对高动态目标进行自动区域调光的望远系统，其中DMD为中间像面。首先DMD上所有微反射镜处于开状态，获取一幅目标景象的图像，按照平均灰度和局部动态将该图像划分为若干小区域，并设定各区域的曝光时间等参数。按照确定的参数逐区控制DMD微反射镜的开关状态及时间，并完成探测器的曝光成像，获得具有高动态范围的图像。设计的望远系统焦距为223 mm，F数为5，视场为3°，工作波段为480～760 nm，最终系统的动态范围可达140 dB。设计结果表明，在DMD像面上，各视场 MTF 在 Nyquist 频率处均大于0.70，畸变接近于0；在探测器像面上，各视场 MTF 在 Nyquist频率处均大于0.55，畸变小于2%。 展开更多

关键词 光学设计 动态范围 数字微镜器件 望远系统

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用望远系统移动法检测导轨不直度

11

作者 廖兆曙 吴长发 方罗珍 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 1992年第3期141-142,145,共3页

本文研究望远系统在导轨上移动时光线的偏折引起莫尔条纹的位移来检测导轨。该法方便,精度高而可调。

关键词 莫尔条纹 望远系统 检测导轨 直度

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一种大型望远系统波前检测的方法 被引量：1

12

作者 张维 曹益平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期205-209,共5页

对传统S-H波前检测方法进行了改进的基础上,设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束,实现依次扫描各子孔径;并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。... 对传统S-H波前检测方法进行了改进的基础上,设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束,实现依次扫描各子孔径;并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。理论分析证明了由五角棱镜的制造误差和运动误差引起的波前倾斜误差在微变情况下,可通过波前修正方法予以修正,可有效地再现出望远系统自身波前误差。该方案可适用于大口径望远系统的波前检测。 展开更多

关键词 大型望远系统 波前检测 五角棱镜 误差修正 子孔径

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CCD细分技术在望远系统出瞳直径与出瞳距离测量中的应用

13

作者 张禹 安志勇 杨瑞宁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期894-896,共3页

为解决某种望远系统的出瞳直径与出瞳距离的测量而专门设计并研制了一个测试系统。该系统采用了一种将CCD成像技术及计算机图像处理技术等技术相结合对望远系统的出瞳直径和距离进行测试的新方法。详细介绍了测试系统中图像预处理所采用... 为解决某种望远系统的出瞳直径与出瞳距离的测量而专门设计并研制了一个测试系统。该系统采用了一种将CCD成像技术及计算机图像处理技术等技术相结合对望远系统的出瞳直径和距离进行测试的新方法。详细介绍了测试系统中图像预处理所采用的CCD像元细分技术,根据CCD的工作原理分析了CCD的像元细分技术,提出了一种基于相关双采样和D/A转换的变阈值二值化方法,叙述了变阈值二值化的细分原理的实现方法。实验证明:该系统的测量误差小于0.02mm,重复性精度为±0.02mm,出瞳直径及出瞳距离的测量范围为0～100mm。该方法可实现数字化测量,从而可消除传统测试方法的易疲劳、人为影响等诸多缺陷,提高了检测的准确度,使检测更为直观、明确。 展开更多

关键词 望远系统 CCD 出瞳

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用望远系统和离轴全息透镜实现四象限探测的新型光学系统

14

作者 来松灿 张静方 马春荣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期174-178,共5页

本文提出一种新型的用于四象限探测的光学系统,该系统可以用点探测器代替面探测器。本文分析了系统原理,给出了初步实验结果。

关键词 望远系统 全息透镜 光学系统

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目视望远系统的成象性能

15

作者 白琨璞 《兵工学报》 EI CAS 1981年第3期11-18,共8页

从多色OTF的普遍式出发,取D_(65)光源和标准视见函数之乘积为权函数,说明目视望远光学系统多色和单色光成象性能的表示法。通过对传函仪(光源和接收器)的光谱响应校正来完成轴上多色MTF的直接测量;参考各种近似公式提出测量波长500.0mμ... 从多色OTF的普遍式出发,取D_(65)光源和标准视见函数之乘积为权函数,说明目视望远光学系统多色和单色光成象性能的表示法。通过对传函仪(光源和接收器)的光谱响应校正来完成轴上多色MTF的直接测量;参考各种近似公式提出测量波长500.0mμ和589.3mμ的MTF——T_(500.0)和T_(589.3),并按近似公式1/3(T_(500.0)+2T_(589.3))简算出多色MTF。以实例与精确计算值比较,验证该两种方法是比较方便的,并具有可靠性。对轴外象质,拟测半视场的倍率色差。简述测试方法、参量处理及测试举例。 展开更多

关键词 望远系统 测量波长 光学系统 视见函数 光源灯 测试方法 光谱响应 近似公式 权函数 被测系统

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基于Zemax手持测距望远镜光学系统设计 被引量：3

16

作者 魏健 沈常宇 +1 位作者 刘桦楠 王友清 《激光杂志》 北大核心 2016年第2期16-18,共3页

为实现手持测距望远镜的小型化和轻量化,利用ZEMAX光学软件设计了一款望远部分和接收部分共用的光学系统,其中望远系统的放大倍率6,物镜焦距82.5mm,物镜视场角达到6°,入瞳直径22mm,出瞳距离大于17mm,光学总长控制在90mm以内,系统... 为实现手持测距望远镜的小型化和轻量化,利用ZEMAX光学软件设计了一款望远部分和接收部分共用的光学系统,其中望远系统的放大倍率6,物镜焦距82.5mm,物镜视场角达到6°,入瞳直径22mm,出瞳距离大于17mm,光学总长控制在90mm以内,系统二级光谱色差满足设计要求。接收部分与望远物镜共用,不仅能满足测距望远镜对其光学系统望远部分和接收部分的性能要求,而且会使光学系统结构简单、质量轻、体型小、较易加工组装。 展开更多

关键词 光学设计 ZEMAX 测距望远镜 望远系统

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一种机载多波段共光路望远光学系统 被引量：5

17

作者 鲜勇 李文强 赵翔 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第8期109-112,共4页

利用一种新型“偏轴三反式”构型设计了多波段共光路望远分系统。该望远分系统具有大口径、放大倍率高、结构紧凑、装调难度低等特点。利用该分系统可以实现可见光、红外、激光接收的共孔径设计,适用于机载光电侦察设备。从同轴三反式... 利用一种新型“偏轴三反式”构型设计了多波段共光路望远分系统。该望远分系统具有大口径、放大倍率高、结构紧凑、装调难度低等特点。利用该分系统可以实现可见光、红外、激光接收的共孔径设计,适用于机载光电侦察设备。从同轴三反式结构出发,利用初级像差公式,得到系统初始结构。所设计的望远分系统的通光口径为240 mm,放大倍率为12。该望远系统后端可与焦距为110 mm,探测器为640×512@15μm的红外会聚系统连接,使得红外系统焦距为1320 mm;也可以与焦距为121 mm,探测器为1920×1080@5.5μm的可见光会聚系统连接,使得可见光系统焦距为1452 mm,实现可见光、红外共孔径设计。望远分系统设计实例表明,系统像质接近衍射极限,各像差均得到良好校正。 展开更多

关键词 多波段共光路光学系统 望远系统 偏轴三反 光学设计

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超振荡望远成像系统中球差影响分析 被引量：2

18

作者 柳少扬 杜文娟 +4 位作者 焦蛟 姚纳 孙旭 倪磊 李文凯 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期109-120,共12页

在超振荡望远系统中,球差是影响其分辨本领的重要因素,其原因在于球差导致强度点扩散函数视场内产生高旁瓣,降低该系统的分辨力。本文分析了超振荡望远系统中球差对成像的影响,并确定了该系统对初级球差的容许范围。基于光学超振荡原理... 在超振荡望远系统中,球差是影响其分辨本领的重要因素,其原因在于球差导致强度点扩散函数视场内产生高旁瓣,降低该系统的分辨力。本文分析了超振荡望远系统中球差对成像的影响,并确定了该系统对初级球差的容许范围。基于光学超振荡原理,利用线性规划的优化方法,设计超振荡望远系统,在532 nm工作波长下能够实现0.68倍瑞利判据的分辨力。构建针对超振荡望远系统球差的定量分析数学模型,该系统在均方根(root mean square,RMS)不超过0.041倍波长的初级球差干扰下,能分辨三缝目标物,同时分析了窄带工作波长对于该球差系统带来的成像影响。本文在光学测量、环境监视、超分辨望远等领域具有潜在的应用前景。 展开更多

关键词 超振荡 望远系统 球差 瑞利判据

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目视望远光学系统的锐度

19

作者 白琨璞 《仪器仪表学报》 EI CAS 1985年第3期292-298,共7页

本文根据视觉系统MTF,利用佐柳和男提出的相对信息容量讨论目视望远系统锐度的评价、测试及其简化。

关键词 锐度 光学系统 视觉系统 望远系统 相对信息 空间频率 亮度对比 成象系统 被测系统 求积系数

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结构紧凑型大相对孔径离轴两反自由曲面望远光学系统设计 被引量：7

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作者 周欣茹 宋华堂 +4 位作者 朱润徽 宋真真 曹兆楼 郑改革 叶井飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期12-20,共9页

为了克服现有大部分望远光学系统在机载或星载遥测系统等特殊应用中存在的局限性,基于多优化自由度的光学自由曲面,设计了一个兼容物理结构紧凑、大相对孔径与宽视场的离轴两反自由曲面望远光学系统.该自由曲面望远光学系统具有1/3.75... 为了克服现有大部分望远光学系统在机载或星载遥测系统等特殊应用中存在的局限性,基于多优化自由度的光学自由曲面,设计了一个兼容物理结构紧凑、大相对孔径与宽视场的离轴两反自由曲面望远光学系统.该自由曲面望远光学系统具有1/3.75大相对孔径,焦距为300 mm,全视场角为2.8°,整体结构尺寸不超过100 mm×200 mm×300 mm.采用孔径离轴的方式,提高系统的集光能量.利用分视场拓展优化,提升各个视场的成像性能.结合XY多项式自由曲面的多优化自由度,仅用前4阶项,有效地平衡了系统的离轴像差.在探测器空间截止频率50 lp/mm处,系统的调制传递函数优于0.4.各个视场的像点半径均方根值均优于探测器单个像素10μm.设计结果表明,系统整体成像性能优良,同时具有结构紧凑与小型化优势,可用于机载或空间望远光学系统等特定应用的目标遥测中. 展开更多

关键词 光学设计 望远光学系统 离轴两反 光学自由曲面 大相对孔径 结构紧凑

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