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地球同步轨道暗弱目标地基光学成像技术综述 被引量：7
1
作者 罗秀娟 刘辉 +2 位作者 张羽 陈明徕 兰富洋 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期753-766,共14页
地基光学成像是对空间目标进行探测识别的重要手段。本文分析了近十几年间建立的用于天文观测的巨型望远镜设备不能对地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)目标进行高分辨率观测的主要原因:除大气湍流对成像质量的影响和分辨率... 地基光学成像是对空间目标进行探测识别的重要手段。本文分析了近十几年间建立的用于天文观测的巨型望远镜设备不能对地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)目标进行高分辨率观测的主要原因:除大气湍流对成像质量的影响和分辨率的限制外,还有GEO目标尺寸和目标亮度昏暗问题。因此需要引入非传统成像技术解决上述问题。本文研究了几种采用激光照明的非传统光学成像方法,具体分析论证了稀疏孔径成像、强度相关成像、剪切光束成像和傅立叶望远术等光学成像技术,阐述了各成像技术的优势与局限性,分析了几种方法对GEO暗弱目标高分辨率成像的应用前景。 展开更多
关键词 空间目标 高分辨率 光学成像技术 激光主动成像
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基于全相位谱分析的剪切光束成像目标重构 被引量：6
2
作者 陈明徕 罗秀娟 +4 位作者 张羽 兰富洋 刘辉 曹蓓 夏爱利 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期141-146,共6页
剪切光束成像技术是一种非传统散斑成像技术,能透过扰动介质对远距离目标进行高分辨率成像.本文提出了一种基于全相位谱分析的图像重构算法,利用全相位谱分析对回波信号数据进行预处理,可有效抑制频谱泄露,校正散斑频谱,消除多种因素引... 剪切光束成像技术是一种非传统散斑成像技术,能透过扰动介质对远距离目标进行高分辨率成像.本文提出了一种基于全相位谱分析的图像重构算法,利用全相位谱分析对回波信号数据进行预处理,可有效抑制频谱泄露,校正散斑频谱,消除多种因素引起的频率漂移误差,得到准确的散斑强度和相位差,提高实际成像环境的系统成像能力.仿真结果表明:该图像重构算法有效抑制了频率漂移对成像质量的影响,当信号存在频率误差时,其成像效果大大优于基于传统傅里叶变换谱分析的重构算法. 展开更多
关键词 剪切光束成像 散斑 全相位谱分析 目标重构
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远程多光束激光相干场成像拍频误差校正研究 被引量：6
3
作者 张羽 罗秀娟 +4 位作者 刘辉 陈明徕 兰富洋 贾辉 曹蓓 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期75-84,共10页
多光束激光相干成像技术是地基观测空间目标的重要方式,各光束的稳定性和性能一致性直接决定着系统成像质量,目前针对系统频率稳定性对成像质量的影响以及激光源频漂的补偿已有一定研究,然而针对多光束发射系统,由驱动放大噪声及声光移... 多光束激光相干成像技术是地基观测空间目标的重要方式,各光束的稳定性和性能一致性直接决定着系统成像质量,目前针对系统频率稳定性对成像质量的影响以及激光源频漂的补偿已有一定研究,然而针对多光束发射系统,由驱动放大噪声及声光移频噪声引起的各光束间独立的频漂还需进一步抑制.基于此,本文提出了动态解调和置信区间解调两种抑制方法,理论仿真了动态解调对缓慢频漂抑制的可行性,同时实验证明了置信区间解调法对成像效果的提升,并在200 m和1.2 km的湍流环境中对该解调方法进行了验证.研究表明,置信区间解调法对于各拍频间独立漂移有较好的实时补偿效果,能够有效抑制发射阵列中由声光调制及驱动放大引入的频率噪声,对水平距离1.2 km外的25 mm目标成像角分辨率达到4μrad.本研究为未来远程大功率发射阵列成像中的频率噪声抑制提供了较好的技术方案. 展开更多
关键词 相干场成像 多光束 拍频漂移 置信区间
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多光束激光相干成像孔径偏差对成像质量影响 被引量：2
4
作者 张羽 罗秀娟 +3 位作者 刘辉 陈明徕 程志远 兰富洋 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期411-415,共5页
多光束激光相干场成像技术突破传统概念,采用微小频移的光束组两两干涉提取目标的傅里叶分量,通过目标频谱傅里叶逆变换获得目标高分辨率图像。该技术仍处于实验室原理验证向实体阵列过渡的研究阶段。在这一过程中多种影响因素对成像质... 多光束激光相干场成像技术突破传统概念,采用微小频移的光束组两两干涉提取目标的傅里叶分量,通过目标频谱傅里叶逆变换获得目标高分辨率图像。该技术仍处于实验室原理验证向实体阵列过渡的研究阶段。在这一过程中多种影响因素对成像质量产生着影响。其中发射阵列的孔径位置误差分布规律以及控制范围一直缺乏较为系统的理论支撑。从傅里叶望远镜发射阵列的光场传输特性入手,分析了在基线不同位置引入孔径误差时对成像质量的影响。并分析出孔径位置精度的要求与分布规律,同时针对这一分布规律提出了孔径位置的相对误差精度,计算机仿真分析得出相对误差精度应控制在5%以内不影响成像质量。该研究为傅里叶望远镜发射阵列的设计与装调提供了理论依据,为傅里叶望远技术的工程化实现奠定一定的理论基础。 展开更多
关键词 相干场成像 傅里叶望远技术 瞄准精度 孔径位置 成像质量
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傅里叶望远镜发射阵列的冗余度及“冗余度-斯特列尔比-目标信息”特性分析 被引量：2
5
作者 张羽 罗秀娟 +4 位作者 曹蓓 陈明徕 刘辉 夏爱利 兰富洋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期104-110,共7页
傅里叶望远技术中不同的基线配置产生不同方向的多组干涉条纹以扫描目标表面.能否有效判断条纹方向与目标表面细节信息是否匹配决定了目标空间的采样效果.本文首先对发射基线的冗余度进行了分析,之后提出了一种新的发射基线分析方法,通... 傅里叶望远技术中不同的基线配置产生不同方向的多组干涉条纹以扫描目标表面.能否有效判断条纹方向与目标表面细节信息是否匹配决定了目标空间的采样效果.本文首先对发射基线的冗余度进行了分析,之后提出了一种新的发射基线分析方法,通过定义冗余度-斯特列尔比-目标信息(RST)的概念,将基线冗余度、目标细节信息与重构图像质量相结合.分析了目标空间细节信息与基线配置的匹配关系.文中采用T形阵列对目标空间频谱采样.当某一基线配置的RST值满足文中所设定的大小关系时,判断目标的细节信息主要分布于阵列的横轴方向还是竖轴方向.并以此为参考,调整下一步基线扫描时横竖两轴的扩展规模,实现了利用目标空间的较低频反馈信息来指导较高频信息的采样基线配置.此分析方法的建立有助于优化傅里叶望远系统真实发射阵列的工作方式,使基线的频谱与目标的空间谱较好地匹配,达到更好的探测结果. 展开更多
关键词 傅里叶望远术 空间频谱 冗余度 成像质量
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透过散射介质对直线运动目标的全光成像及追踪技术 被引量：4
6
作者 贾辉 罗秀娟 +3 位作者 张羽 兰富洋 刘辉 陈明徕 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期234-241,共8页
光散射是限制光传输以及降低和破坏光学成像性能的主要因素,透过复杂散射介质对运动目标的全光成像是光学领域极具挑战性的技术之一.本文提出一种利用散斑差值自相关透过散射介质对运动目标进行实时追踪的方法.采用赝热光照明,基于光学... 光散射是限制光传输以及降低和破坏光学成像性能的主要因素,透过复杂散射介质对运动目标的全光成像是光学领域极具挑战性的技术之一.本文提出一种利用散斑差值自相关透过散射介质对运动目标进行实时追踪的方法.采用赝热光照明,基于光学记忆效应理论,通过对运动目标采集的两帧散斑做差值,然后做自相关运算,计算目标移动的距离,实现对目标的实时追踪,并且利用相位恢复算法进行简单处理就可以重建隐藏目标.对该方法进行了实验验证,成功地对隐藏的运动目标实现了成像与追踪.这种透过散射介质对运动目标的全光成像及实时追踪技术,在生物医学等领域具有重要应用潜力. 展开更多
关键词 透过散射介质成像 散斑差值自相关 光学记忆效应 运动目标
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四光束剪切相干成像目标重构算法研究 被引量：3
7
作者 陆长明 陈明徕 +4 位作者 罗秀娟 张羽 刘辉 兰富洋 曹蓓 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期78-84,共7页
针对传统剪切光束成像技术的准实时性问题,提出用口字形排布的四束光代替传统L形三束剪切光照射目标,研究了四光束剪切相干成像目标重构算法.只需单次测量就能同时重构出四幅目标图像,减少了用于降低散斑噪声、获取高质量图像所需的测... 针对传统剪切光束成像技术的准实时性问题,提出用口字形排布的四束光代替传统L形三束剪切光照射目标,研究了四光束剪切相干成像目标重构算法.只需单次测量就能同时重构出四幅目标图像,减少了用于降低散斑噪声、获取高质量图像所需的测量次数,同时大大减少了多组发射时的光束切换次数,提高了成像效率.在算法实现中,通过最小二乘法恢复出四组波前相位,利用散斑幅值的简单代数运算恢复波前幅值,从而重构出目标图像.仿真结果表明,与传统方法相比,在图像质量相同的前提下,本文方法所需的数据采集时间减少了至少1/2,不但提高了目标重构效率,还可为远程运动目标的成像识别提供更好的手段. 展开更多
关键词 剪切相干成像 四光束 目标重构 成像效率
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剪切光束成像技术对纵深目标的成像 被引量：3
8
作者 兰富洋 罗秀娟 +2 位作者 陈明徕 张羽 刘辉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期76-82,共7页
剪切光束成像技术是一种能透过大气湍流对远距离目标实现高分辨率成像的主动成像技术.现有相关研究中所采用的目标均为二维平面目标,然而现实中的目标一般都具有三维形貌,目标纵深对回波信号产生的延迟或对成像质量产生不利影响.从剪切... 剪切光束成像技术是一种能透过大气湍流对远距离目标实现高分辨率成像的主动成像技术.现有相关研究中所采用的目标均为二维平面目标,然而现实中的目标一般都具有三维形貌,目标纵深对回波信号产生的延迟或对成像质量产生不利影响.从剪切光束成像理论出发,在二维目标成像模型的基础上建立了三维纵深目标成像模型,并利用该模型研究了两剪切光与参考光间的频差及目标纵深对成像的影响.仿真结果表明,随着拍频的增大,重构图像质量逐渐下降.剪切光束成像技术可通过减小拍频来提高真实目标成像质量. 展开更多
关键词 剪切光束成像 散斑成像 目标纵深 相位延迟
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上行链路大气波前畸变对剪切光束成像技术的影响 被引量：1
9
作者 兰富洋 罗秀娟 +4 位作者 樊学武 张羽 陈明徕 刘辉 贾辉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期342-349,共8页
剪切光束成像(sheared-beam imaging,SBI)技术是一种利用三束剪切相干激光照明的非传统成像技术,该技术通过探测器阵列接收目标反射回波的散斑图进行计算成像,在对远距离暗弱目标高分辨率成像方面有着独特的优势.大气湍流引起的光束波... 剪切光束成像(sheared-beam imaging,SBI)技术是一种利用三束剪切相干激光照明的非传统成像技术,该技术通过探测器阵列接收目标反射回波的散斑图进行计算成像,在对远距离暗弱目标高分辨率成像方面有着独特的优势.大气湍流引起的光束波前畸变是影响SBI成像质量的一个关键因素,因此本文从湍流引起的激光波前畸变对目标频谱信息提取的影响入手,建立了光束波前畸变对成像影响的理论模型.利用多层相位屏模型模拟了近地25 km大气对SBI光束传输的影响.通过计算机仿真,得到了不同激光发射孔径和不同成像距离时SBI的成像结果.仿真结果表明,选取合适的发射孔径尺寸可以有效缓解湍流对光束波前质量的影响,从而提升成像质量.在Hutchin的研究基础上,对孔径选择范围的已有研究成果进行了扩展与深化.给出了SBI系统发射孔径尺寸选取的建议,为SBI对不同高度目标成像的像质差异分析提供了参考. 展开更多
关键词 剪切光束成像 波前畸变 大气湍流 相位起伏
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