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海面耀光的偏振特性预估与抑制方法 被引量:1
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作者 王玉坤 徐淑卿 贾娜 《光学技术》 北大核心 2025年第1期101-107,共7页
为了提高海面目标检测的抗干扰性能,基于偏振滤波技术,设计一种海面耀光的偏振特性预估及抑制方法,基于GGX模型建立偏振双向反射分布模型,并对不同风速、不同探测方位差进行仿真分析;结果表明:不同风速下耀光特性无明显变化;探测方位差... 为了提高海面目标检测的抗干扰性能,基于偏振滤波技术,设计一种海面耀光的偏振特性预估及抑制方法,基于GGX模型建立偏振双向反射分布模型,并对不同风速、不同探测方位差进行仿真分析;结果表明:不同风速下耀光特性无明显变化;探测方位差为180°主反射面内,耀光现象明显,偏振角在90~95°范围。最后,将文章中的方法应用在某型光电设备中,对大连某海域的实际应用场景开展海面验证试验。试验结果表明:偏振角90°时耀光抑制效果最好,耀光抑制最佳图像对比度相较于偏振抑制最差对比度平均提升21.26%,饱和像素占比值平均降低84.48%。与传统光电设备的探测结果相比,采用偏振方法,可有效抑制海面耀光干扰,提升海面耀光干扰下对目标的检测效能。 展开更多
关键词 海面耀光 偏振滤波 BRDF 偏振角
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基于偏振信息的污泥沉降比快速测量研究
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作者 王新强 覃杉 +4 位作者 孙晓兵 熊伟 叶松 王方原 童宣科 《应用光学》 北大核心 2025年第1期121-128,共8页
污水处理是人类生产、生活中保持水源清洁的重要环节,污泥沉降比是衡量污水处理效果的关键指标。现有的污泥沉降比测量需要等杂质沉淀完成,耗费时间长,检测效率低下。为了实现实时、非接触、低耗测量污泥沉降比,研究了均匀污泥水样光偏... 污水处理是人类生产、生活中保持水源清洁的重要环节,污泥沉降比是衡量污水处理效果的关键指标。现有的污泥沉降比测量需要等杂质沉淀完成,耗费时间长,检测效率低下。为了实现实时、非接触、低耗测量污泥沉降比,研究了均匀污泥水样光偏振信息与沉降比之间的关系,通过测量污泥沉淀前混合溶液的偏振图像,提取偏振特征参量,利用BP(back propagation)神经网络对偏振参量与沉降比进行训练建模,建立了输入层为I、Q、U、P、θ,隐含层节点数为13,输出层为污泥沉降比,网络拓扑结构为“5-13-1”的BP神经网络预测模型。模型训练采用L-M(Levenberg-Marquardt)算法,网络传递函数采用tansig-purelin。结果表明:预测模型的平均相对误差为4.361%,平均绝对误差为0.00821,均方误差为0.00014,均方根误差为0.01213,四者均在误差允许的范围内,能够用于污泥沉降比的快速预测。 展开更多
关键词 偏振信息 污泥沉降比 定量检测 BP神经网络
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多功能马赫-曾德尔分振幅干涉仪设计与应用
3
作者 秦哲 郭迪智 +5 位作者 谭智元 李梦欣 梁舒畅 谭宇豪 余化涛 胡雪兰 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期216-224,共9页
为了解决传统迈克尔逊分振幅干涉仪在实验多样性和灵活性方面的限制,基于马赫-曾德尔分振幅干涉技术自主设计了一款多功能干涉仪。该仪器突破传统装置在可拓展性与光路空间上的局限,通过自主设计的实验方案,实现了相干条件验证、干涉条... 为了解决传统迈克尔逊分振幅干涉仪在实验多样性和灵活性方面的限制,基于马赫-曾德尔分振幅干涉技术自主设计了一款多功能干涉仪。该仪器突破传统装置在可拓展性与光路空间上的局限,通过自主设计的实验方案,实现了相干条件验证、干涉条纹对比度研究两项定性实验,以及薄膜折射率测定和空气折射率测定两项定量实验。实验结果表明,该仪器测量精度高,测得的薄膜折射率为1.509,相对误差仅为0.4%;测得空气折射率的平均值为1.000 16,相对误差仅为0.01%。与传统迈克尔逊干涉仪相比,该仪器具有集成度高、重量轻、成本低和操作简便等优点,曾获全国大学生物理实验竞赛国家级三等奖,适用于大学物理实验教学和薄膜光学研究等,具有广阔的应用前景和推广价值。 展开更多
关键词 马赫-曾德尔干涉仪 分振幅干涉 相干条件 薄膜折射率 空气折射率
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基于透射率限制修正的水下偏振图像恢复
4
作者 段锦 董克晗 +3 位作者 王佳林 倪新宇 方瑞森 赵海丽 《光学精密工程》 北大核心 2025年第11期1722-1738,共17页
为了在主动照明条件下进行有效的水下偏振图像恢复,需要获取后向散射偏振度及无穷远的光强值参量。如果对上述两种参量进行粗略估计,会导致透射率估计错误,使恢复后的图像出现大量噪声以及造成部分像元饱和等问题。针对透射率估计错误... 为了在主动照明条件下进行有效的水下偏振图像恢复,需要获取后向散射偏振度及无穷远的光强值参量。如果对上述两种参量进行粗略估计,会导致透射率估计错误,使恢复后的图像出现大量噪声以及造成部分像元饱和等问题。针对透射率估计错误的问题,提出了一种基于透射率限制修正的水下偏振图像恢复方法,该方法从抑制噪声的角度出发,对透射率参数进行了粗修正,从而减少噪声干扰目标成像的问题,并从提高对比度的角度对透射率参数进行精修正,用以正确地估计透射率,再将透射率代入水下传输模型中获得输出图像。自主搭建了水下主动照明成像实验装置,分别对不同的目标在不同浓度的浑浊水体中进行了图像恢复实验。实验结果表明,提出的方法所恢复后的图像相对于原图像在信息熵和对比度指标上分别平均提升了33.89%和69.01%,并在平均梯度、信噪比、信息熵等指标中普遍高于对比算法,在不同浓度的浑浊水体中目标细节特征得到了明显的恢复。 展开更多
关键词 偏振成像 主动照明 水下目标图像恢复 透射率估计
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面向海面反光抑制的最优偏振探测角度估计
5
作者 刘鹏 倪新宇 +2 位作者 段锦 王佳林 董克晗 《光学精密工程》 北大核心 2025年第13期2036-2055,共20页
在海洋目标探测中,不同观测几何条件下接收到的偏振信号强度存在较大差异,为了提高目标的图像质量与识别能力,提出一种基于Cox-Munk粗糙海面模型的最优偏振探测角度估计方法,分析了不同风速、风向、太阳入射天顶角、观测天顶角和方位角... 在海洋目标探测中,不同观测几何条件下接收到的偏振信号强度存在较大差异,为了提高目标的图像质量与识别能力,提出一种基于Cox-Munk粗糙海面模型的最优偏振探测角度估计方法,分析了不同风速、风向、太阳入射天顶角、观测天顶角和方位角对偏振反射率与偏振度的影响规律,得到了“太阳—海面—探测器”三者之间的不同观测角度组合与接收到的偏振信号强度之间的定量关系,以获取最大化偏振信号和偏振度为切入点,针对不同受限情况下的观测几何条件,得出相应的最优偏振观测角度组合方案。海面偏振反射率的有效分布主要集中在方位角150°至210°内,并且在相对方位角为180°时达到相对峰值。在该方位角范围内,海面偏振度的峰值出现在太阳入射天顶角与观测天顶角之和约为106°±6°。当太阳入射天顶角为55°,且相对方位角为180°,165°和150°时,观测天顶角接近仿真预测的最优观测天顶角(分别约为51°,53°,57°),通过在探测器前放置偏振方向为90°的偏振片可实现最佳的反光抑制效果,从而显著提升了目标的成像质量。 展开更多
关键词 海面反射光 最优偏振探测角度 Cox-Munk模型 偏振反射特性
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基于偏振成像的甲状腺滤泡组织定量表征
6
作者 崔岩 陈宇茜 +3 位作者 黄波 鞠宗雨 尚子一 张然 《光学与光电技术》 2025年第2期1-9,共9页
基于光学成像的病理诊断存在病理切片制作繁琐耗时、人工诊断时间长、增加手术并发症风险等问题。癌症的快速、定量辅助病理诊断方法的研究具有重要意义。以甲状腺滤泡癌组织、甲状腺滤泡性腺瘤组织和正常甲状腺滤泡组织这三种组织为样... 基于光学成像的病理诊断存在病理切片制作繁琐耗时、人工诊断时间长、增加手术并发症风险等问题。癌症的快速、定量辅助病理诊断方法的研究具有重要意义。以甲状腺滤泡癌组织、甲状腺滤泡性腺瘤组织和正常甲状腺滤泡组织这三种组织为样本,针对样本的细胞核与纤维这两种偏振敏感结构,利用Mueller矩阵极化分解和Mueller矩阵分解方法,提取了A、b、D、Δ四个参数用于偏振表征。构建了多元参数空间探究四个参数对甲状腺滤泡癌组织的区分效果,利用统计学方法对三种组织两种偏振敏感结构的表征参数进行差异性分析,结果表明:A-D和b-Δ平面能明显区分甲状腺滤泡癌组织、甲状腺滤泡性腺瘤组织、正常甲状腺滤泡组织,A、b、D、Δ参数能够区分甲状腺滤泡癌组织和甲状腺滤泡性腺瘤组织,研究结果为基于偏振成像的甲状腺滤泡癌的快速、定量辅助病理诊断方法的研究提供了参考。 展开更多
关键词 偏振成像 MUELLER矩阵 甲状腺滤泡癌 参数空间 差异性分析
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基于粗糙表面的高阶镜面反射pBRDF模型
7
作者 段锦 丁华藤 +3 位作者 杨嘉豪 李冠霏 史成旭 战俊彤 《光学精密工程》 北大核心 2025年第14期2153-2165,共13页
基于Microfacet理论,当光线照射到粗糙表面时会发生显著的多次镜面反射现象,而传统偏振双向反射分布函数(Polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function,pBRDF)未能很好地描述这种现象,为了得到更精确的pBRDF模型,更好地... 基于Microfacet理论,当光线照射到粗糙表面时会发生显著的多次镜面反射现象,而传统偏振双向反射分布函数(Polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function,pBRDF)未能很好地描述这种现象,为了得到更精确的pBRDF模型,更好地分析材料的偏振特性,本文在包含镜面反射、漫反射和定向漫反射的三分量pBRDF模型基础上,进一步定义了高阶微相位角与一阶相位角的关系。改进后的pBRDF模型不仅考虑了多次镜面反射的几何衰减因子,还引入了微相位角的定义,从而建立了一个更全面的高阶镜面反射pBRDF模型。通过比较不同的pBRDF模型,并结合偏振特性采集装置进行验证,实验结果表明,本文提出的模型优于其他模型,三阶模型效果普遍优于二阶。在偏振图像渲染中,峰值信噪比和结构相似性平均分别提升10.09%和2.97%,呈现更加真实的渲染效果。验证本文提出的高阶镜面反射pBRDF模型能够更准确地描述目标表面的偏振特性。 展开更多
关键词 高阶镜面反射pBRDF模型 Microfacet理论 粗糙表面 偏振特性 偏振图像渲染
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复杂随机环境混合粒子群激光传输的光斑统计特性
8
作者 王明军 周熠铭 +2 位作者 贺劲松 白亮亮 于记华 《光子学报》 北大核心 2025年第6期83-94,共12页
建立了在复杂恶劣天气、战场烟雾环境和复杂混合条件下,不同分布、不同复折射率的混合粒子群的不同波长激光传输模型,分析粒子群散射光场的二阶和四阶光斑统计特性,研究了激光在传输不同距离后散斑强度分布自相关函数及散斑强度起伏统... 建立了在复杂恶劣天气、战场烟雾环境和复杂混合条件下,不同分布、不同复折射率的混合粒子群的不同波长激光传输模型,分析粒子群散射光场的二阶和四阶光斑统计特性,研究了激光在传输不同距离后散斑强度分布自相关函数及散斑强度起伏统计特性。结果表明,三种混合大环境下,不同粒子占比影响散斑强度起伏互相关函数的大小及散斑强度分布自相关函数峰的尖锐程度;不同波长条件下,当硫酸铵粒子占比增加时,散斑强度图更加清晰。研究结果对激光经复杂随机环境后的激光雷达信息传输及点云数据分析处理都有重要意义。 展开更多
关键词 统计光学 散射 混合 散斑 烟雾
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不同相对湿度条件下复杂外混合气溶胶粒子群的光学特性
9
作者 王明军 于记华 +1 位作者 白亮亮 周熠铭 《物理学报》 北大核心 2025年第6期68-78,共11页
湿度环境下的气溶胶粒子群具有形状不一、成分不同、密度不等、复折射率多样、吸湿性参数不唯一、长短轴比不固定等复杂的微物理特性,并且这些物理量会直接影响激光的传输和散射特性.基于湿度环境下气溶胶粒子存在的各种可能性,本文充... 湿度环境下的气溶胶粒子群具有形状不一、成分不同、密度不等、复折射率多样、吸湿性参数不唯一、长短轴比不固定等复杂的微物理特性,并且这些物理量会直接影响激光的传输和散射特性.基于湿度环境下气溶胶粒子存在的各种可能性,本文充分考虑了气溶胶粒子的形态(球形、扁椭球形、长椭球形、不规则形)、尺度谱、复折射率、密度、长短轴比及其分布模型、吸湿性参数等理化特性的多样性,构建了一种复杂外混合气溶胶粒子群的光散射模型.基于该光散射模型,数值分析典型激光波长(0.78,0.905,1.064,1.55,2.1μm)入射下不同混合比例和相对湿度对消光系数、单次散射反照率、不对称因子、散射相矩阵、后向散射系数、激光雷达比、线性退偏比等光学特性的影响.结果表明:消光系数、相函数P_(11)对混合比例和相对湿度均表现出较强的敏感性,且随着相对湿度的增大,消光系数和相函数P_(11)的前向散射也随之增大;相比混合比例,单次散射反照率、不对称因子对相对湿度更加敏感;不同散射角处的线偏振、圆偏振特性对相对湿度和波长的敏感性差异显著;后向散射系数和激光雷达比成反比,且它们对混合比例和相对湿度均比较敏感,相对湿度对线性退偏比的影响较大,而混合比例的影响较弱.本文所提出的复杂气溶胶光散射模型进一步丰富了气溶胶光学特性的研究,为研究不同湿度环境下的大气物理、遥感探测、光通信等应用提供了理论支撑. 展开更多
关键词 相对湿度 气溶胶粒子 吸湿性参数 粒子散射
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多元二维微结构的制作方法及对其进行衍射测量与验证的系统
10
作者 刘会玲 赵云芳 +3 位作者 韩星星 牛海波 石鲸 赵蓓 《物理与工程》 2025年第4期206-220,共15页
在自然界中,多元多维结构更为普遍,这些不同类型的多元微结构,使材料表现出不同的物性,其衍射图样也表现出显著的差异,但这些微结构不容易采集,衍射图不容易得到。本文利用CAD精确设计且利用精度0.01mm的精密激光打孔机制作了4类共12种... 在自然界中,多元多维结构更为普遍,这些不同类型的多元微结构,使材料表现出不同的物性,其衍射图样也表现出显著的差异,但这些微结构不容易采集,衍射图不容易得到。本文利用CAD精确设计且利用精度0.01mm的精密激光打孔机制作了4类共12种二维周期和无序微孔结构,分别为:大小不同的圆孔二维周期结构3种以及形状不同的二维周期结构3种、二维六孔结构(苯环结构)3种、二维无序分布结构3种。本文还推出了12种结构衍射光强表达式,为软件编程提供了理论依据。然后通过实验测量和Matlab编程仿真两种方式得到衍射图案,验证并对比其衍射图,从而研究其夫琅禾费衍射特点,并测量结构参数。本文提供的多元二维微结构的制作方法及对其进行衍射测量与验证的系统,可在普通环境下进行精密的衍射测量与验证,为研究各种微结构、晶体结构及非晶体结构提供低成本、低实验环境要求的研究方法。 展开更多
关键词 夫琅禾费衍射 傅里叶变换 多元二维微结构 MATLAB
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光束相干性调控与测量实验设计
11
作者 王孝艳 吴彤 +2 位作者 罗玉珍 罗松杰 蒲继雄 《大学物理实验》 2025年第1期8-11,共4页
相干性是描述光场性质的一个重要参量,光场的相干性对于干涉测量、全息术和激光显示与成像等光学应用具有重要意义。目前的光学实验中基本没有涉及测量光场相干性的实验。设计了一种光束相干性调控与测量的实验装置,以高相干性的激光为... 相干性是描述光场性质的一个重要参量,光场的相干性对于干涉测量、全息术和激光显示与成像等光学应用具有重要意义。目前的光学实验中基本没有涉及测量光场相干性的实验。设计了一种光束相干性调控与测量的实验装置,以高相干性的激光为光源,利用转动的随机相位板降低其相干性,并利用干涉测量光束的相干性。激光器输出的激光经过一个扩束系统对光斑进行放大,在扩束系统的共焦点附近放入旋转的随机相位板,通过控制随机相位板与共焦点之间的距离,可以有效改变光束的相干性。利用干涉实验测量条纹的对比度,定量衡量光束的相干特性。实验设计装置简单,调节方便,易于实现。通过该实验有助于更深入地理解光束的相干性描述及其测量。 展开更多
关键词 相干性调控 相干性测量 干涉 条纹对比度
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无退偏振角锥棱镜研制及其特性研究
12
作者 王垚廷 党晨昕 +2 位作者 李博 刘星宇 王皎悦 《西安工业大学学报》 2025年第1期123-130,共8页
针对传统光学角锥棱镜对入射其线偏振光进行回射过程中,全内反射导致的明显退偏振现象,本文基于光学高反射镜和精密机械加工的特征,实现了无退偏振角锥棱镜的制作,并对其偏振特性做了分析。实验上采用全固态Nd:GdVO_(4)1064 nm激光器作... 针对传统光学角锥棱镜对入射其线偏振光进行回射过程中,全内反射导致的明显退偏振现象,本文基于光学高反射镜和精密机械加工的特征,实现了无退偏振角锥棱镜的制作,并对其偏振特性做了分析。实验上采用全固态Nd:GdVO_(4)1064 nm激光器作为光源对该角锥棱镜的偏振特性进行了测试,结果表明:线偏振光经其回射后,偏振度保持95%以上。 展开更多
关键词 角锥棱镜 无退偏 线偏振光
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基于Java和Matlab的在线光学衍射演示系统设计与实现
13
作者 郭中华 侯培琦 杨梅花 《甘肃高师学报》 2025年第1期70-74,共5页
文章开发了一个集成Java多技术栈和Matlab的光学衍射仿真演示系统.该系统基于Spring Boot构建微服务架构,确保了系统的可伸缩性和灵活性.通过Ajax技术实现前后端数据交互,采用Bootstrap框架实现响应式布局,以适应不同设备.系统采用分层... 文章开发了一个集成Java多技术栈和Matlab的光学衍射仿真演示系统.该系统基于Spring Boot构建微服务架构,确保了系统的可伸缩性和灵活性.通过Ajax技术实现前后端数据交互,采用Bootstrap框架实现响应式布局,以适应不同设备.系统采用分层和面向服务的架构设计,可提高维护性和扩展性.核心算法由Matlab编写并编译为Java库,与后端集成,可优化仿真效率.系统无需额外插件或服务器,适合云部署,并能在多种终端上运行,提供了一个直观的光学原理学习和演示平台. 展开更多
关键词 光学衍射 虚拟仿真 Java多技术栈 Matlab集成 云存储
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椭圆缠绕式分布式光纤矢量声波传感器技术研究(特邀) 被引量:1
14
作者 范存政 石正宣 +4 位作者 陶禹然 金晗宇 李豪 闫志君 孙琪真 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期269-278,共10页
声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困... 声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困难,无法大规模布设的瓶颈,无法满足大范围监测需求。针对该问题,提出了基于椭圆缠绕式光纤矢量声波传感技术,利用不同光纤缠绕角度的方向响应差异性实现不同入射方向声波信号的解耦,实现矢量声波探测。具体来说,基于不同的缠绕角度会改变光缆方向响应的特点,设计了具有周期性多缠绕角椭圆缠绕结构的矢量传感光缆,基于空间匹配的矢量声波解调算法,每个传感单元可利用方向响应的差异性实现矢量声波解耦。为了验证方案可靠性,设计并制备了三缠绕角的矢量传感单元,探测结果表明特定缠绕角度的螺旋结构具有高稳定性的方向响应及高线性的声波响应能力,可实现均方根误差为3.8°的声波入射角监测及误差小于0.15 Pa的矢量声波探测能力。上述研究证明了该方案的可行性,未来可为水下安全监测、油井资源勘探等多个领域提供分布式矢量声波数据,为深地深海探测提供技术支持。 展开更多
关键词 矢量传感 光纤声波传感 分布式声波传感 螺旋缠绕光缆
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广义完美光学涡旋微操控(特邀) 被引量:1
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作者 高文禹 周源 +7 位作者 李星 张强 张亚楠 严绍辉 李曼曼 于湘华 徐孝浩 姚保利 《光学学报(网络版)》 2025年第3期28-34,共7页
光学涡旋在微粒操纵、光通信、光学成像等领域展现出较大的应用潜力。近年来,广义完美光学涡旋(GPOV)已成为光学涡旋的一个重要研究分支,因具有可定制的强度剖面和与拓扑荷无关的光束半径而受到研究者的广泛关注,并逐渐演变成光学微操... 光学涡旋在微粒操纵、光通信、光学成像等领域展现出较大的应用潜力。近年来,广义完美光学涡旋(GPOV)已成为光学涡旋的一个重要研究分支,因具有可定制的强度剖面和与拓扑荷无关的光束半径而受到研究者的广泛关注,并逐渐演变成光学微操纵技术中的一种新型工具。本文使用闪耀光栅来扩展GPOV的产生方式,并将其应用于聚苯乙烯荧光微球的可定制路径精准输送,通过理论和实验演示了该方法的有效性。研究结果促进了光场调控和光学微操纵技术的融合发展,有望在微尺度输送系统中获得应用。 展开更多
关键词 物理光学 光学微操纵 广义完美光学涡旋 全息光镊 轨道角动量
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分焦平面偏振超分辨成像技术的研究现状与展望(特邀) 被引量:1
16
作者 张俊超 伍彩云 +3 位作者 罗毅东 李成功 姜南 宋颖超 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期195-208,共14页
分焦平面偏振成像作为新一代偏振探测手段,通过将偏振片阵列与焦平面探测器集成,实现了紧凑型快照式偏振成像,在生物医学检测、环境监测及军事侦察等领域展现出显著优势。然而,分焦平面探测器结构引起图像空间分辨率降低,及相邻像元间... 分焦平面偏振成像作为新一代偏振探测手段,通过将偏振片阵列与焦平面探测器集成,实现了紧凑型快照式偏振成像,在生物医学检测、环境监测及军事侦察等领域展现出显著优势。然而,分焦平面探测器结构引起图像空间分辨率降低,及相邻像元间具有不同偏振方向的光强响应,导致瞬时视场误差严重影响偏振信息的重构精度。为实现高分辨率成像、降低瞬时视场误差,分焦平面偏振超分辨成像技术成为该领域的研究热点。文中从偏振成像的基本理论入手,介绍典型的偏振成像系统:分时型、分振幅型、分孔径型、分焦平面型和超构表面型。然后对分焦平面偏振成像分辨率增强的三大方法理论体系进行详细介绍和对比分析,包括基于插值策略的传统算法、基于数学建模的优化方法、基于深度学习的智能处理技术。最后对分焦平面偏振成像分辨率增强技术的未来发展方向作以展望。 展开更多
关键词 偏振成像 分焦平面 超分辨成像 超构表面
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系统积热对红外偏振成像系统工作性能的影响 被引量:1
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作者 毛玮韵 肖嵘 +5 位作者 司文荣 王劭菁 裘晔 周俊焯 郝佳 虞益挺 《光学精密工程》 北大核心 2025年第5期702-715,共14页
深入研究旋转扫描偏振成像系统中定子绕组热积累对红外偏振成像质量的影响,并提出了优化方案。针对自主研制的分时型红外偏振成像系统,分析了定子绕组热积累导致红外热噪声增加进而影响成像质量的机理;通过解析系统的结构设计,探讨了定... 深入研究旋转扫描偏振成像系统中定子绕组热积累对红外偏振成像质量的影响,并提出了优化方案。针对自主研制的分时型红外偏振成像系统,分析了定子绕组热积累导致红外热噪声增加进而影响成像质量的机理;通过解析系统的结构设计,探讨了定子绕组发热的产生原因,理论上阐述了热噪声对系统成像的影响。从室温至正常工作以后绕组的稳态温度区间开展对比实验,并对目标场景的偏振特征图像进行了分析。实验结果表明:绕组发热导致的红外热噪声显著影响了红外偏振成像系统的成像性能,在模拟沙地的目标场景中,其结构相似度和峰值信噪比分别下降了32.98%和51.87%,均方误差增加了19.49倍。最后,通过对定子绕组的改进设计,将自主研制的红外偏振成像系统旋转机构的稳态温度降低34.3%。 展开更多
关键词 红外偏振成像 热噪声分析 旋转扫描机构 图像质量
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基于二向偏振分布函数修正的机场地物材质可见光偏振特性研究
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作者 邹宏扬 战俊彤 +5 位作者 李文君 张肃 付强 段锦 李英超 刘宏宇 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期343-358,共16页
为研究典型机场地物材质的偏振特性,并为偏振成像仪器研制提供所需的理论模型,本文以P-G模型为基础,构建新的二向偏振分布函数(BPDF)模型。本文分析了当大角度光线入射时阴影遮蔽效应更严重的问题,创新性地提出将镜面反射点等效为三维... 为研究典型机场地物材质的偏振特性,并为偏振成像仪器研制提供所需的理论模型,本文以P-G模型为基础,构建新的二向偏振分布函数(BPDF)模型。本文分析了当大角度光线入射时阴影遮蔽效应更严重的问题,创新性地提出将镜面反射点等效为三维球体的解决方案,并利用球面三角学公式对阴影遮蔽函数进行优化。同时,考虑到不同目标具有独特的色散特征,本研究引入色散模型代替受波长影响的传统二向反射分布函数(BRDF)参量,综合考虑漫反射、体散射,构建了新的BPDR模型。通过多角度BRDF实验,与基于动态TS算法的模型参量拟合,得到典型机场地物材质的线偏振度与模型六参量拟合结果。经过多组测试取均值,得到拟合参量中均方根粗糙度参量的测试值,验证了修正BPDF模型的有效性。在仿真分析阶段,以均方根误差(RMSE)作为精度评价指标,将修正BPDF模型、对照模型、实验结果三者进行对比,系统分析了探测角、方位角、入射角对偏振特性的影响。结果显示:4种实验目标在探测角变化时,修正模型的精度较对照模型分别提升了4.39%、4.00%、4.17%、5.26%,且在大探测角下的RMSE仍小于0.05,充分证明修正后模型可用于机场地物目标等粗糙材质的偏振特性研究。此外,通过仿真分析拟合参量对目标偏振特性的影响,发现线偏振度与折射率呈正比关系,而与表面粗糙程度呈反比关系。实验和仿真证明了修正BPDF模型的准确性,为机场地物目标的偏振特性研究提供了思路。 展开更多
关键词 偏振特性 镜面反射 色散 遮蔽效应 二向偏振分布函数(BPDF)
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六参数光谱双向反射分布函数模型几何衰减因子优化
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作者 余越 王利国 +6 位作者 王彪 阳志强 张格 靳皓然 吴振森 赵保银 巩蕾 《光子学报》 北大核心 2025年第1期93-103,共11页
波长与表面起伏高度的相对数值会直接影响目标表面粗糙度的判定,因而波长是影响双向反射分布函数模型精度的重要参数之一。聚焦波长影响,基于光谱双向反射分布函数六参数模型,建立几何衰减因子与波长的函数关系。结合实验测量,反演各入... 波长与表面起伏高度的相对数值会直接影响目标表面粗糙度的判定,因而波长是影响双向反射分布函数模型精度的重要参数之一。聚焦波长影响,基于光谱双向反射分布函数六参数模型,建立几何衰减因子与波长的函数关系。结合实验测量,反演各入射波长下模型中六参数,并凝练波长对六参数的影响规律;分析模型误差,拟合推导出几何衰减因子与波长之间的函数关系。结果表明:在几何衰减因子中增加一个与波长呈指数相关的系数,可以明显提高大散射角时光谱双向反射分布函数六参数模型的精度,并减小受波长影响产生的模型误差,目标样片的均方根误差较优化前减小约40%;波长主要影响六参数中的b、k_(b)、k_(d)、k_(r),其数值变化范围和趋势转折点波段位置与样片材质和表面粗糙度相关。研究结果可为鉴别伪装和反伪装目标,以及目标的态势感知提供理论支撑和技术支持。 展开更多
关键词 光谱双向反射分布函数 几何衰减因子 多波长 六参数模型 遮蔽效应
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基于微分方程的折射率与振动位移相干解耦技术研究
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作者 赵嘉欣 张馨艺 +5 位作者 王奇 范松涛 李丽艳 王凯歌 王永杰 周燕 《光子学报》 北大核心 2025年第10期152-167,共16页
针对干涉型海水折射率传感器动平台应用中,因平台自运动导致的测量能力下降难题,基于传统Arctan解调算法,提出开展基于微分方程的折射率和振动位移相干解耦技术研究。建立微分方程解耦数学模型,并与传统Arctan数字解调算法进行了仿真对... 针对干涉型海水折射率传感器动平台应用中,因平台自运动导致的测量能力下降难题,基于传统Arctan解调算法,提出开展基于微分方程的折射率和振动位移相干解耦技术研究。建立微分方程解耦数学模型,并与传统Arctan数字解调算法进行了仿真对比分析,结果表明,在低频(小于300 Hz)振动扰动下,基于微分方程解调得到的折射率变化量的均方根误差、信噪比优于Arctan解调方法。实验进一步验证了在100 Hz、5μm和100 Hz、10μm振动条件下,微分方程解调的均方根误差分别是传统Arctan解调的0.48和0.55倍,信噪比分别提升4.77 dB和3.40 dB。 展开更多
关键词 海水折射率 干涉测量 相位解耦 水下航行器 解调
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