大口径离轴三反红外相机调焦次镜中心支撑结构设计和试验

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作者 王成彬 胡亭亮 +1 位作者 丛海佳 袁海涛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期178-186,共9页

离轴三反光学系统以其优化变量多、视场大、无遮挡等优点广泛应用于空间红外相机。空间红外相机经历严酷的发射力学和复杂的空间热环境,在此环境作用下红外相机极易产生离焦现象,导致成像质量下降。从离轴三反红外相机各调焦对象的实现... 离轴三反光学系统以其优化变量多、视场大、无遮挡等优点广泛应用于空间红外相机。空间红外相机经历严酷的发射力学和复杂的空间热环境,在此环境作用下红外相机极易产生离焦现象,导致成像质量下降。从离轴三反红外相机各调焦对象的实现难易度出发,提出以次镜为调焦对象的调焦方法。针对调焦次镜的特殊应用场景,为降低调焦机构负载、降低力学响应,提出一种以碳化硅为次镜材料,采用硅橡胶粘接、紧凑、轻质、低装配应力的次镜中心支撑的方案。建立了调焦次镜参数化模型和优化函数,完成了次镜结构的设计,仿真分析在重力作用下面形精度RMS最大为2.9 nm,20℃基准温度为±10℃,面形精度RMS为4.1 nm。完成次镜加工后,进行了次镜胶结、装配。装配前后,次镜面形精度未发生变化。经过次镜调焦机构组件的力学试验,次镜面形RMS变化0.001λ(λ=632 nm)。次镜保持了良好的面形精度,验证了大口径离轴三反调焦次镜设计方案的工程可行性和可靠性。 展开更多

关键词 结构设计 离轴三反光学系统 调焦机构 碳化硅 次镜中心支撑

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基于热红外多通道特征匹配的航空器高度估计方法

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作者 杨利峰 陈卓 +1 位作者 陈凡胜 王建宇 《红外与毫米波学报》 北大核心 2025年第2期258-264,共7页

大型航空器的高度信息在航空安全和空域资源管理等方面有重要意义,目前仅依靠被动遥感手段难以获取大型航空器高度信息。通过结合大气特性反演和高灵敏度红外探测技术,天基遥感平台可实现对目标热辐射信息的精确测量,具备对航空器特征... 大型航空器的高度信息在航空安全和空域资源管理等方面有重要意义,目前仅依靠被动遥感手段难以获取大型航空器高度信息。通过结合大气特性反演和高灵敏度红外探测技术,天基遥感平台可实现对目标热辐射信息的精确测量,具备对航空器特征信息进行定量化观测的潜力。提出了一种基于红外多通道特征匹配的大型航空器估计方法。第一步,基于大型航空器目标热红外辐射特性,结合大气辐射传输模型建立热红外谱段的航空器辐射特性观测模型;第二步,基于观测模型得到不同大气条件下不同高度、飞行状态下的航空器光谱仿真数据库;第三步,提取遥感图像中的目标光谱信息,利用光谱角匹配法开展飞行高度估计;最后,利用仿真数据和SDGSAT-1在轨数据进行验证和分析。结果表明,巡航高度的大型航空器可实现千米量级的估计精度。该方法为被动式天基手段开展航空器高度估计提供了新思路,具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 热红外遥感 高度估计 光谱角匹配 大型航空器

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偏振集成红外光电探测器研究进展与应用 被引量：9

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作者 周建 周易 +7 位作者 倪歆玥 王芳芳 应翔霄 黄敏 徐志成 陈凡胜 刘云猛 陈建新 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期60-77,共18页

偏振集成探测器具有体积小、重量轻、结构紧凑,并且无需图像配准对动态目标同时同地同源探测与识别的优势。本文主要介绍了偏振集成光电探测器单元器件、线列焦平面、面阵焦平面的研究进展,分析了光栅结构设计与仿真、亚微米偏振光栅制... 偏振集成探测器具有体积小、重量轻、结构紧凑,并且无需图像配准对动态目标同时同地同源探测与识别的优势。本文主要介绍了偏振集成光电探测器单元器件、线列焦平面、面阵焦平面的研究进展,分析了光栅结构设计与仿真、亚微米偏振光栅制备、集成与测试、偏振图像数据重构等获得高消光比偏振集成探测器的关键技术,最后介绍了偏振成像针对无人机、伪装卡车、地雷、海面舰船、面部识别、无人驾驶道路识别、海面漏油检测及医疗检测等方面的典型应用。 展开更多

关键词 偏振集成探测器 消光比 图像重建 偏振成像应用

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多源遥感数据的道路提取技术研究现状及展望 被引量：16

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作者 贾建鑫 孙海彬 +4 位作者 蒋长辉 王跃明 王廷槐 陈劲松 陈育伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期430-442,共13页

遥感图像道路信息提取既是土地利用检测、地理信息系统更新等传统行业应用的必要步骤,又是数字城市、智能交通等新基建领域中关键技术之一。回顾道路提取方法的发展历程,按照使用数据源的不同,现有的遥感图像道路提取技术主要分为高分... 遥感图像道路信息提取既是土地利用检测、地理信息系统更新等传统行业应用的必要步骤,又是数字城市、智能交通等新基建领域中关键技术之一。回顾道路提取方法的发展历程,按照使用数据源的不同,现有的遥感图像道路提取技术主要分为高分辨率成像、多光谱/高光谱成像、激光/点云成像和SAR成像四大类。本文首先介绍了四种遥感技术在道路信息提取上的应用现状、适用范围及方法特点;然后重点阐述并列举分析了当前基于不同平台高光谱数据的道路提取应用效果;最后对本文的内容进行了总结,并对未来的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 高光谱 多源遥感数据 道路提取 新基建

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一种基于跨域融合网络的红外目标检测方法 被引量：12

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作者 赵明 张浩然 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期331-341,共11页

由于红外图像本身缺乏纹理信息,多数目标检测网络针对红外图像难以达到理想的检测效果,该方法提出了一种跨域融合网络结构,结合多个模态进行红外目标检测。首先,采用无需成对的图像转换网络,对已有的红外数据集进行模态转换,生成伪可见... 由于红外图像本身缺乏纹理信息,多数目标检测网络针对红外图像难以达到理想的检测效果,该方法提出了一种跨域融合网络结构,结合多个模态进行红外目标检测。首先,采用无需成对的图像转换网络,对已有的红外数据集进行模态转换,生成伪可见光数据集;然后,提出了红外域和伪可见光域双通道的多尺度特征融合结构,采用特征金字塔网络获取每个模态的特征图,对多尺度特征进行双模态特征融合;最后,为了弥补融合过程中的纹理缺失,提出软权重分配模块,通过拼接参数化后的源域、目标域和融合域特征,自适应分配和优化网络权重,从而提高特征提取与目标检测的精度。与常规方法相比该方法方法具有更好的红外目标检测性能。 展开更多

关键词 红外图像 红外目标检测 模态转换网络 跨域融合 软权重分配

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宽视场航天相机像面测量技术

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作者 胡凯 丛海佳 +1 位作者 陈凡胜 金钢 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期134-140,共7页

宽视场高质量的航天相机是未来有效载荷的发展方向,基于宽视场航天相机的装调需求,提出了一种干涉测量与几何量测量相结合的像面测量方法。搭建了宽视场航天相机像面测量平台,利用激光干涉仪确定各视场的焦点位置,激光跟踪仪获取各焦点... 宽视场高质量的航天相机是未来有效载荷的发展方向,基于宽视场航天相机的装调需求,提出了一种干涉测量与几何量测量相结合的像面测量方法。搭建了宽视场航天相机像面测量平台,利用激光干涉仪确定各视场的焦点位置,激光跟踪仪获取各焦点位置坐标,通过坐标换算和拟合完成像面的绘制,像面测量误差可控制在0.01 mm内。通过该方法,完成了一款离轴三反航天相机的像面绘制,系统焦距1200 mm,相对孔径1∶2.4,视场角10°×1°。测试的像面与光学设计软件ZEMAX输出的理想像面进行比对,像面形状及位置基本吻合,平面度偏差0.009 mm。测试结果表明光学系统装调到位,为探测器配准工序的完成提供了重要依据。 展开更多

关键词 光学测量 像面绘制 干涉法 离轴三反系统 几何量测量

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目标跨像元展宽“分裂”退化模型与检测研究

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作者 何青叶 林长青 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期391-398,共8页

采用大规模红外探测器的遥感仪器对以恒星为主的点目标成像时,受点目标跨像元效应、探测器读出带宽不足等影响,目标信号展宽,在多抽头间隔采样下出现“分裂点”现象,空间红外遥感仪器定位精度、目标辨识能力下降。针对此问题,本文构建... 采用大规模红外探测器的遥感仪器对以恒星为主的点目标成像时,受点目标跨像元效应、探测器读出带宽不足等影响,目标信号展宽,在多抽头间隔采样下出现“分裂点”现象,空间红外遥感仪器定位精度、目标辨识能力下降。针对此问题,本文构建了点目标“分裂”退化模型,并根据分裂点之间的强相关性,设计了预检测-能量维度迭代-模型更新-后检测的目标检测流程,通过形态学滤波与多假设关联跟踪对“分裂点”目标各观测进行独立跟踪,获取“分裂点”统计信息。然后利用已知恒星成像的质心矫正退化模型并映射到检测图像,修正目标质心。测试结果表明,该方法能有效区分多目标和“分裂点”造成的假目标,平均定位精度由0.5像元以上提升到0.15像元内。 展开更多

关键词 “:分裂点”目标 退化模型 多假设关联跟踪 质心校正

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基于信号随机涨落特征的电路噪声优化方法 被引量：2

8

作者 唐玉俊 张竞文 +3 位作者 蔡萍 胡琸悦 倪歆玥 陈凡胜 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期950-957,共8页

低噪声电路设计是遥感领域的主要研究方向之一。由于采用信息获取电路和探测器组件分离设计,可持续发展科学卫星一号主载荷热像仪存在多路信号串扰与旁路互感干扰的问题。当前,基于传统恒定直流分析方法的电路噪声模型难以准确评估电路... 低噪声电路设计是遥感领域的主要研究方向之一。由于采用信息获取电路和探测器组件分离设计,可持续发展科学卫星一号主载荷热像仪存在多路信号串扰与旁路互感干扰的问题。当前,基于传统恒定直流分析方法的电路噪声模型难以准确评估电路噪声大小,导致系统在工作时噪声性能过低。针对该问题,分析了模拟电路信号传输的涨落变化规律,提出一种基于探测器响应具备高斯分布特征的类交流分析方法,构建信号噪声模型。与传统直流分析方法相比,所提方法的噪声预测精度提升了51.42%,优化后信息获取电路噪声的性能提升了21.44%,相机噪声等效温差可达34 mK。所提出的电路噪声模型对红外探测系统性能的优化具有十分重要的意义。 展开更多

关键词 低噪声电路设计 互感干扰 信号串扰 信号非均匀性

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基于横纵多尺度灰度差异加权双边滤波的弱小目标检测 被引量：10

9

作者 朱含露 张旭中 +2 位作者 陈忻 胡亭亮 饶鹏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期513-522,共10页

为了有效地检测复杂背景下的红外弱小目标,提出了一种基于横纵多尺度灰度差(HV-MSGD)的方法来增强弱目标,并通过距离和像素差异来实现对背景强边的抑制。目标区域与周围区域之间存在不连续性,为了加强它们的差异,HV-MSGD与双边滤波(BF)... 为了有效地检测复杂背景下的红外弱小目标,提出了一种基于横纵多尺度灰度差(HV-MSGD)的方法来增强弱目标,并通过距离和像素差异来实现对背景强边的抑制。目标区域与周围区域之间存在不连续性,为了加强它们的差异,HV-MSGD与双边滤波(BF)相结合,可以在抑制背景的同时提高目标强度。进一步通过自适应局部阈值分割和全局阈值分割来提取候选目标。为了进一步验证对单帧检测的影响,将上述单帧检测算法与改进的无迹卡尔曼粒子滤波器(UPF)相结合,实现轨迹检测。实验结果表明,该方法在弱信噪比(SNR)下优于其他方法,在抑制背景的同时可以增强目标,增强效果是其他方法的6-30倍。在实验中,输入信噪比分别为2.78,1.77,1.79,1.13和1.16。图像处理后,背景抑制因子(BSFs)分别为13.48,21.33,11.73,20.63和121.92,信噪比增益(GSNRs)分别为40.09,71.37,27.53,12.65和131。该方法的检测概率(Pd)也优于其他算法。当误报率(FARs)为5×10^-4,1×10^-3,1×10^-3,1×10^-5和7×10^-6,计算五组真实序列图像的Pd为94.4%,92.2%,91.3%,95.6%和96.7%。 展开更多

关键词 弱目标检测 多尺度灰度差 距离和像素差 局部阈值分割 全局阈值分割

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星载黑体高精度集成化温控系统设计 被引量：1

10

作者 黑花阁 李潇雁 +2 位作者 李璐芳 蔡萍 陈凡胜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期202-211,共10页

随着航天红外技术向高定量化、高集成化方向的发展,传统基于CPU或DSP的黑体测控温系统无法满足高集成化和高精度的需要。针对上述问题,设计了基于FPGA的星载黑体高精度集成温控系统。该系统以FPGA为核心控制单元进行温度采集和控制,实... 随着航天红外技术向高定量化、高集成化方向的发展,传统基于CPU或DSP的黑体测控温系统无法满足高集成化和高精度的需要。针对上述问题,设计了基于FPGA的星载黑体高精度集成温控系统。该系统以FPGA为核心控制单元进行温度采集和控制,实现多功能高速并行处理。黑体测温模块采用三线制惠斯通电桥减小导线电阻影响,然后在信号调理部分采用集成运算放大器组成的三级有源滤波和放大实现了对电气输出的低噪声放大。与传统仪用放大器加无源滤波的信号调理方式相比,该方法具有更强的干扰抑制能力。同时,对铂电阻阻值与温度的非线性误差以及测温系统电路误差,提出了基于多项式模型及最小二乘理论的分级拟合校正方法,进一步提高了测温精度。控温模块采用新型模糊控制和增量式PID(FIPID)结合减小过冲,加快收敛速度。基于精密标准电阻的实测结果表明该系统测温精度在247~375 K范围内为0.035 K,比校正前精度0.383 K提高了90.9%。控温仿真实验表明与PID控温相比,FIPID的过冲为零,而PID算法有12.4%的过冲,且收敛速度提高了64%。地面热真空和在轨实际控温实验表明在256~367 K范围内实测控温精度为0.039 K,该方法已成功应用于某型号空间红外相机,且满足在轨高精度定标要求。该系统具有测控温精度高、动态范围大、易于集成化的优点,可推广应用于星上其他高精度主动温控。 展开更多

关键词 星载黑体 集成化设计 FPGA 高精度测控温 模糊增量PID

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基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测 被引量：9

11

作者 邓昊 郑伟 +3 位作者 李明涛 孙海彬 王建峰 周炳红 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2517-2526,共10页

针对近地小天体监测和预警中极低信噪比运动目标难以检测的问题,提出了基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测方法,阐述了在时间区间上基于光场涨落分析的关联特征提取方法的原理。强背景信号的涨落在时间维度上具有稳定分布和稳定变化的... 针对近地小天体监测和预警中极低信噪比运动目标难以检测的问题,提出了基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测方法,阐述了在时间区间上基于光场涨落分析的关联特征提取方法的原理。强背景信号的涨落在时间维度上具有稳定分布和稳定变化的特点,利用由目标运动导致的瞬态涨落在时间维度上分布的异常变化反演出暗弱运动目标的存在。首先将目标检测问题建模为基于单个像元灰度时序序列的一维信号检测问题,然后在时域上划分时间窗口,采用基于涨落分析的方法来提取关联特征,最后由关联特征的变化来检测目标信号。将该关联检测方法应用到一维时序信号仿真实验、暗弱运动目标仿真实验和近地小行星检测实验中,结果表明本文所提出方法的检测率和虚警率都显著优于其它几种经典常用方法,在仿真数据和真实数据中都有很好的检测效果。 展开更多

关键词 图像序列 涨落分析 高帧频 暗弱运动目标 近地小行星

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利用神经网络反演遥感相机扫描镜热变形的方法 被引量：1

12

作者 李正达 孙胜利 +4 位作者 孙小进 陈异凡 韩逸啸 马孝浩 申笑天 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期314-323,共10页

遥感相机的扫描镜通常位于光学系统的最前端,容易受到在轨外热流的影响产生非规则的面型变化,进而影响相机的成像质量。针对该问题设计了基于扫描镜温度值,以神经网络算法为基本,通过温度场变化反演扫描镜面型变化的扫描镜热变形测试方... 遥感相机的扫描镜通常位于光学系统的最前端,容易受到在轨外热流的影响产生非规则的面型变化,进而影响相机的成像质量。针对该问题设计了基于扫描镜温度值,以神经网络算法为基本,通过温度场变化反演扫描镜面型变化的扫描镜热变形测试方法。以该方法得出的扫描镜的面型变化可以作为后续成像系统面型修正的依据。该方法能够有效地提升遥感相机在轨的温度适用性,延长遥感相机的可用时间。通过该方法计算出的面型变化与理论面型变化的差值优于RMS 12.6 nm,具有较高的面型还原精度,验证了通过扫描镜温度值变化反演其面型变化的可行性。 展开更多

关键词 空间光学 热应力分析 图像分析 神经网络算法

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