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光纤光栅链路反射谱强度自适应解调
秦根朝, 孟凡勇, 李红, 庄炜, 董明利
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200440
[摘要](743) [HTML全文](423)
针对解调仪单通道多光栅反射谱强度差异过大,导致无法有效寻峰或寻峰误差增大的问题,文中提出了利用不同曝光周期多次曝光解调的方法调整峰值,根据光谱数据直方图来确定寻峰阈值。文中分析了谱峰峰值对寻峰稳定性的影响,建立了曝光周期、寻峰阈值自适应调整规则,用LabVIEW软件实现了自适应寻峰解调算法。通过实际光纤光栅传感器测试,可完成差异过大反射光谱的自动曝光和寻峰解调处理,在保证寻峰稳定性的前提下,有效提高了谱峰识别数量、解调系统自适应能力和工作可靠性。通过实验发现,谱峰峰值在光强饱和值70%~90%范围内寻峰稳定性最高,寻峰得到的中心波长标准差在0.5 pm以内,稳定性比单次曝光解调提高了50%,程序运行时间在100 ms以内,可以实现快速解调。
基于NDIR技术的超低功耗甲烷检测系统研究
赵庆川
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200140
[摘要](821) [HTML全文](427)
为了满足低功耗甲烷检测技术的需要,基于甲烷气体分子在3.2~3.4 μm中红外波段具有主吸收峰的特性,研制了一种基于非色散红外光谱技术的超低功耗红外甲烷传感器及系统。在分析红外差分检测原理的基础上,重点研究了抗水汽干扰的LED、PD器件选型及光路设计。采用LED脉冲串电流驱动技术,将红外甲烷传感器的功耗降至10 mW。利用实验法研究了温度变化对传感器甲烷浓度测量结果的影响,通过数据分析及归一法线性拟合,得出了温度补偿算法公式。利用检测系统平台进行了性能实验,并给出了基本性能指标参数。该系统具有功耗低、抗水汽干扰、检测稳定性好的优点,具有重要推广应用价值。
基于无源光纤的2 kW高光束质量拉曼放大器
陈薏竹, 姚天甫, 肖虎, 冷进勇, 周朴
当前状态:
[摘要](3482) [HTML全文](1429)
径向偏振光的退偏特性及补偿方法
杨策, 彭红攀, 陈檬, 马宁, 薛瑶瑶, 杜鑫彪, 张携
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA202049.20200038
[摘要](1655) [HTML全文](2475)
研究了非均匀泵浦状态下径向偏振光束的退偏机理及补偿方法。理论分析表明非均匀泵浦条件下各向同性晶体横截面内由热致剪应力引起的剪切向热致双折射是导致径向偏振光退偏的主要原因。设计实验依次采用薄膜偏振片(TFP)测量法和纯度测量法评价了径向偏振光在非均匀泵浦条件下的退偏,其中TFP测量法用于检测径向偏振光的整体退偏,纯度测量法用于检测径向偏振光的局部退偏。在泵浦峰值功率1.1 kW下,两种评价方法测得的退偏量分别为2.34%和2.53%。基于理论分析和评价方法的结果,退偏补偿方案的设计中采用相位调制与空间模式匹配相结合的方式,将径向偏振光的退偏量优化了59%,并获得脉冲能量为19.36 mJ,纯度为90.13%的皮秒径向偏振光,光束质量因子M2为3.8。
高功率光纤激光器反向光放大和损伤特性数值分析
盛泉, 司汉英, 张海伟, 张钧翔, 丁宇, 史伟, 姚建铨
当前状态:
[摘要](4786) [HTML全文](2593)
利用速率方程模型分析主振-放大结构的高功率光纤激光器中反向信号光在放大级中的放大特性,结果显示连续波反向信号会被放大器所明显放大,同时严重影响激光器输出功率;而脉冲反向信号由于激光器稳态运转时不形成高储能,入射能量较高时放大效果并不明显。结合石英光纤和光纤端帽以及光纤光栅等器件的损伤阈值可知,连续波反向回光放大时系统中振荡器光纤光栅损伤风险较大,而脉冲能量毫焦量级的反向脉冲信号即可导致光纤损伤,另外端帽等器件在脉冲反向光作用下也存在损伤风险。
Thermal damage of monocrystalline silicon irradiated by long pulse laser
Guo Ming, Zhang Yongxiang, Zhang Wenying, Li Hong
当前状态:
[摘要](555) [HTML全文](377)
In view of the thermal damage law and mechanism of monocrystalline silicon for millisecond pulsed laser, the temperature of monocrystalline silicon irradiated by millisecond pulsed laser is measured by high precision point temperature meter and spectral inversion system. Then the temperature evolution process is analyzed. Also, the temperature state during the whole process of thermal damage of monocrystalline silicon irradiated by millisecond pulsed laser and the corresponding damage structure are studied. The results of this study show that the peak temperature of laser-induced monocrystalline silicon increases with the increase of energy density when the pulse width is fixed, When the pulse width is between 1.5 ms-3.0 ms, The temperature decreases with the increase of pulse width. Temperature rise curve shows inflection point when it is close to the melting point (1687 K), the reflection coefficient is from 0.33 to 0.72. During the gasification and solidification stages, it also shows the gasification and the solidification plateau periods. Thermal cleavage damage of monocrystalline silicon precedes thermal erosion damage. Stress damage dominates under low energy density laser irradiation, while thermal damage dominates under high energy density laser irradiation. The damage depth is proportional to the energy density and increases rapidly with the increase of the number of pulses.
特约专栏—单像素成像
单像素成像理论与方法(特邀)
翟鑫亮, 吴晓燕, 孙艺玮, 石剑虹, 曾贵华
2021, 50(12): 20211061.   doi: 10.3788/IRLA20211061
[摘要](6) [HTML全文](0) [PDF 1731KB](0)
单像素成像技术是一种可通过无空间分辨能力的单像元探测器来获取目标图像信息的新型成像技术,与传统“所见即所得”的光学成像技术相比具有高灵敏、抗干扰和高分辨等一系列优点,在遥感探测、国防军事和生物医学等领域有着广阔的应用前景。近年来,随着计算能力的提升和光电器件的发展,单像素成像受到越来越多学者们的关注。简要回顾了单像素成像的发展历程,详细介绍了单像素成像的基本原理、调制矩阵设计、图像恢复算法等方面的研究进展,并对其应用场景和未来发展趋势进行了总结和展望。
极弱光关联成像研究进展及展望(特邀)
孙帅, 杜隆坤, 李东, 李月刚, 林惠祖, 刘伟涛
2021, 50(12): 20210819.   doi: 10.3788/IRLA20210819
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2372KB](0)
光学成像因其分辨率高,信息量丰富,具有其他探测和感知技术不可替代的地位,是人们获取信息最重要的技术手段之一。光子是光学成像系统中的信息载体。光学图像的高质量重构,依赖于对信号光子的高效耦合和对光信息的精准解耦。然而,在遥感或生物成像等重要应用场景中,由于作用距离远或辐照功率低,到达探测面的物体信号光子数少,信噪比低,对光学系统设计、信号探测和图像恢复都带来了极大困难,严重限制了光学成像性能。如何在极弱光条件下获得高质量图像,是光电成像系统研究的基础性难题,也是推动光学成像不断向更大视场、更远作用距离、更高信息通量发展亟待克服的关键技术。近年来,在光场调控和量子探测技术支撑下,并基于光场的高阶经典/量子关联发展起来的关联成像,由于探测灵敏度高、抗干扰能力强,为发展极弱光条件下的光学成像技术带来了新的机遇。文中将简要回顾关联成像的原理机制,在此基础上系统介绍极弱光条件下关联成像方案和方法。并尝试从光子动力学层面解释这些方法的物理本质,讨论这些方法的能力极限,比较这些方法所适用的场景。
中国科学院上海光学精密机械研究所鬼成像理论研究的若干进展(特邀)
刘震涛, 胡晨昱, 童智申, 褚春艳, 韩申生
2021, 50(12): 20211059.   doi: 10.3788/IRLA20211059
[摘要](11) [HTML全文](0) [PDF 1930KB](0)
相比利用光场的一阶关联实现物空间与像空间一一对应的传统成像,鬼成像基于光场的二阶关联实现物空间与像空间的一一对应,从而获取物体图像信息。通过引入光场涨落调制和计算重构,鬼成像不仅可以具有更高的信息获取效率,而且提升了图像信息获取方式的灵活性,能够具备传统成像所不具备的成像能力。随着鬼成像在系统优化及技术应用方面的进一步发展,对鬼成像理论也提出了新的要求和挑战。文中分别从鬼成像的物理本质、图像信息获取理论及理论分辨率研究三方面介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所近期在鬼成像理论上的若干研究工作,并对今后鬼成像的理论研究工作进行了展望。
单像素几何矩探测运动物体定位技术(特邀)
查林彬, 时东锋, 黄见, 王英俭
2021, 50(12): 20211060.   doi: 10.3788/IRLA20211060
[摘要](6) [HTML全文](0) [PDF 3801KB](0)
针对快速实时定位运动物体的需求,提出了一种使用几何矩探测的单像素快速定位运动物体的方法。该方法的核心是通过探测运动物体的质心实现快速定位运动物体。根据几何矩性质构造3个几何矩照明光,并照射运动物体,利用单像素探测器收集运动物体与调制光相互作用后的反射或透射光的强度值。根据单像素成像理论,探测强度值与物体的零阶和一阶几何矩值相对应。标识物体位置的质心参数可由物体的零阶和一阶几何矩值获取。结合数字微镜调制器(DMD)和时间抖动的方法产生几何矩照明光,利用所提方法在不成像的前提下分别实现了帧频约为500 fps和1 000 fps运动物体定位。所提方法获取质心的误差在1.63个像素以内,均方误差为0.118 3个像素。文中所提方法为使用单像素探测器实现快速追踪运动物体提供了一种新思路。
掩膜版调制关联成像的发展及应用(特邀)
李珮明, 蒋文杰, 赵海潇, 孙宝清
2021, 50(12): 20210738.   doi: 10.3788/IRLA20210738
[摘要](5) [HTML全文](0) [PDF 1687KB](0)
关联成像作为一种新型的计算成像技术,使用不具备空间分辨能力的单像素探测器,结合空间光场调制技术,运用关联算法重构出目标的二维空间信息,成为近二十多年来广泛关注的研究课题。单像素探测器和结构光调制器作为关联成像中的两个核心要素,其性能直接决定了关联成像的各项指标。单像素探测器往往具有极高的光谱响应范围和工作带宽,但结构光调制器却少有与之匹配的性能。因此在一定程度上,结构光调制器的更新历程决定了关联成像技术的发展史。到目前为止,在关联成像中常用的结构光调制器有毛玻璃、空间光调制器、LED阵列以及掩膜版。其中,掩膜版作为一款有着悠久历史的结构光调制器,目前依旧是关联成像中空间调控的重要手段,并发挥着不可替代的作用。以关联成像的基本概念和发展历程为铺垫,着重介绍了一些基于掩膜版调制关联成像技术的工作原理及应用前景,并对非光学波段的掩膜版关联成像工作进行了简要的总结。
紧凑双光路单像素成像系统(特邀)
廖兆琨, 王汉, 陈文, 孙鸣捷
2021, 50(12): 20210723.   doi: 10.3788/IRLA20210723
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1150KB](0)
不同于使用阵列探测器的常规数码相机,单像素相机使用不具空间分辨能力的单像素探测器对目标进行成像。由于其工作波长覆盖广、灵敏度高,单像素相机在特殊波段和弱光照明等特殊场景中较普通相机更有优势,在遥感探测、显微成像、军事侦察等领域得到广泛应用。提出一种紧凑型单像素成像系统,该系统利用数字微镜阵列的工作特性形成了对称的折叠双光路以快速完成差分测量。紧凑的结构降低了相机系统的体积,使系统可采用标准尼康镜头作为成像透镜。系统具有双光路差分成像、双光路平均降噪、宽谱波段成像、双光路交替采样等多种模式,并且可根据场景对重建图像信噪比、实时帧率、成像波段的不同需求切换应用模式。基于系统样机的实验结果表明其能实现预期的功能、达到相应的性能。紧凑型单像素成像系统的提出是一次较成功的单像素成像工程化尝试,为单像素成像技术后续的实际应用奠定了较好的技术和工程基础。
单像素复振幅成像(特邀)
刘瑞丰, 赵书朋, 李福利
2021, 50(12): 20210735.   doi: 10.3788/IRLA20210735
[摘要](7) [HTML全文](0) [PDF 1978KB](0)
传统光学成像系统主要依靠阵列探测器对目标的空间分布进行探测来达到成像的目的。而单像素成像不需要阵列探测器,在探测端只需要使用一个单点探测器来记录光场的信号,然后利用关联算法来重构目标物体的图像信息。由于单点探测器的技术较为成熟,且成本较为低廉,因此这种成像方式在近些年得到了研究人员的广泛关注,期望单像素成像技术能够应用在X射线、红外、太赫兹等波段。另外,单像素成像技术在生物荧光成像、多光谱成像、三维成像、光场复振幅成像等应用领域也得到了深入的研究。其中光场波前的相位探测在天文观测、医学诊断、光学测量等领域至关重要,研究人员针对这一问题提出了多种基于单像素成像技术进行复振幅成像的方法,这些研究有效地拓展了单像素成像技术的实际应用场景。文中主要介绍了单像素成像技术的历史发展及其基本工作原理,并着重介绍了单像素成像技术在复振幅成像应用中的工作。
X射线傅里叶关联成像中的康普顿散射噪声研究(特邀)
李晴宇, 谈志杰, 喻虹, 韩申生
2021, 50(12): 20210734.   doi: 10.3788/IRLA20210734
[摘要](7) [HTML全文](0) [PDF 1494KB](0)
傅里叶变换关联成像(FGI)是利用光场的高阶关联特性提取样品傅里叶信息的成像方法,对光源空间相干性要求较低,从而为小型化高分辨X射线显微提供了新的技术途径。然而在实际应用中往往要求有限光通量以减小样品辐射损伤,同时X射线与样品发生相互作用时康普顿散射的存在也会降低信噪比。针对以上问题,模拟研究了光通量有限条件下的X射线FGI,结果表明在探测面光通量0.1 phs/pixel条件下仍然能够获得样品的振幅和相位信息,并且利用Geant4蒙特卡洛程序模拟分析了金单质、硅单质和血红蛋白三种样品所产生的康普顿散射噪声对FGI成像结果的影响,结果显示相比于传统的X射线衍射成像,计入康普顿散射噪声后的FGI仍具有良好的抗噪性。
微波关联成像研究进展及展望(特邀)
程永强, 王宏强, 曹凯程, 刘康, 罗成高
2021, 50(12): 20210790.   doi: 10.3788/IRLA20210790
[摘要](12) [HTML全文](0) [PDF 3606KB](0)
微波关联成像起源于光学强度关联成像,通过对电磁波的调控形成空变和时变的辐射模式,突破天线孔径对成像分辨率的限制,具有前视、凝视、快拍成像等优势,在重点区域凝视观测、无人系统自主感知、安检安防等领域具有广阔的应用前景。文中简述了微波关联成像的技术起源,从成像原理、成像方法、成像系统等三个方面,总结了微波关联成像的研究现状与主要进展。通过对成像原理的剖析,阐明关联成像的基本条件与成像分辨率的影响因素;通过对成像方法的梳理,分析微波关联成像与光学关联成像以及传统微波成像方法之间的区别与联系;通过对成像系统的介绍,比较随机辐射、波前调制、孔径编码等多种成像体制的特点与差异,厘清技术发展脉络。最后,总结并展望了微波关联成像的未来发展趋势。
太赫兹单像素计算成像原理及其应用(特邀)
佘荣斌, 祝永乐, 刘文权, 鲁远甫, 李光元
2021, 50(12): 20210717.   doi: 10.3788/IRLA20210717
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2888KB](0)
太赫兹成像技术具有透视性、安全性以及光谱分辨能力等独特优点,有着广泛的应用前景。由于太赫兹面阵探测器的技术成熟度低、价格昂贵,太赫兹成像技术在较长时间内以单点扫描方案为主,存在系统复杂、成像耗时长等问题。近年来,基于计算成像算法的太赫兹单像素成像技术发展迅速,成为了获取太赫兹图像的重要途径之一。文章综述了太赫兹单像素计算成像技术的基本原理、技术实现手段和应用前景,总结了现存的一些关键问题,并展望了一些今后可能的发展方向。
复杂环境下含噪信号光对关联成像的影响研究(特邀)
谭威, 黄贤伟, 蒋腾, 付芹, 南苏琴, 邹璇彭凡, 白艳锋, 傅喜泉
2021, 50(12): 20210657.   doi: 10.3788/IRLA20210657
[摘要](5) [HTML全文](0) [PDF 3579KB](0)
关联成像是通过对测得的参考光和信号光进行关联计算来获取物体信息的新型成像技术。在复杂环境中,湍流、散射等因素会以噪声的形式影响信号光的测量。由于关联成像中信号光是以桶探测器来测量的,因此,对这种含噪信号光的处理及其在关联成像过程中的影响有必要进行系统地研究。文中系统地回顾了笔者所在课题组在上述背景下的相关研究。首先,简述了复杂环境下的关联成像模型;然后,分析了含噪信号光对二值目标和灰度目标关联成像的影响;接着,对大气信道中湍流引起的信号噪声进行了测量和分析,最后,对关联成像的应用进行了展望。
单像素成像与超表面成像(特邀)
郑培霞, 刘亦辰, 刘宏超
2021, 50(12): 20211058.   doi: 10.3788/IRLA20211058
[摘要](7) [HTML全文](0) [PDF 1804KB](0)
单像素成像作为一种典型的计算成像方式,利用单像素探测器测量一系列掩模图像照射目标之后的光强值,进而通过不同重构算法恢复目标图像。相较于多像素探测器(CCD或CMOS),单像素成像克服了硬件的限制,在某些特殊波段,探测效率更高,响应更快。超表面是由亚波长的金属或介质单元构成的二维人造结构。在可见光波段,超表面可以调控入射光的多种自由度以实现多通道全息图的显示;在微波波段,超表面可以与导波模式进行耦合辐射出多种模式图案。简单介绍了单像素成像的研究背景、成像原理和重构算法、超表面成像的研究背景,并主要讨论了两种成像方式在可见光波段以及微波波段的结合以及相关研究,最后提出了未来的发展方向。
基于光电混合神经网络的单像素快速运动物体分类(特邀)
郑淑君, 姚曼虹, 王晟平, 张子邦, 彭军政, 钟金钢
2021, 50(12): 20210856.   doi: 10.3788/IRLA20210856
[摘要](7) [HTML全文](0) [PDF 2684KB](0)
对快速运动物体进行持续分类具有重要的应用前景。受限于有限的数据传输带宽和存储空间,目前基于场景图像的物体分类技术难以实现对运动物体的持续分类。受到单像素成像在时间上累积获取信息这一方式的启发,结合深度学习,提出了一种基于光电混合神经网络的单像素快速运动物体分类方法。该方法不需要获取目标物体的图像,利用对光场的空间调制和单像素测量,直接获取用于分类的特征信息,从而避免了在持续分类过程中基于图像分类方法产生的海量图像数据。单像素测量过程作为神经网络的一部分,将光计算与电子计算无缝衔接起来,构建了一个光电混合神经网络用于对物体的分类。通过对快速旋转圆盘上的手写数字进行持续分类实验测试,证明了提出的方法在分类快速运动的手写数字方面的能力,超过了人眼视觉。
用于光子计数单像素成像的去块状采样网络
熊乙宁, 鄢秋荣, 祝志太, 蔡源鹏, 杨耀铭
2021, 50(12): 20210724.   doi: 10.3788/IRLA20210724
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1463KB](0)
将光子计数技术和单像素成像结合,能实现高灵敏、低成本的光子计数成像,但存在采样时间和重建时间长的问题。基于深度学习的压缩采样和重建网络,将去除偏置和激活函数的全连接层作为测量矩阵,通过从数据中学得高效的测量矩阵和避免传统迭代算法带来的巨大计算量,实现了更快、更高质量的图像重建。但利用全连接层进行高分辨图像的分块压缩感知时,重建图像会产生块状效应。针对该问题提出了重叠分块采样网络(Os_net)、嵌套采样网络(Ns_net)、卷积采样网络(Cs_net)等三种方法以取代全连接层采样。在重建网络的设计中,使用线性映射网络对图像进行重建,设计实验结果表明Cs_net的去块状化效果最好。将Cs_net二值化后应用于光子计数单像素成像系统,实验结果表明Cs_net除块状化明显优于传统算法TVAL3,且Cs_net在重建质量上也同样取得了较好的效果。
激光器与激光光学
百瓦级1.2/1.5 μm双波长金刚石拉曼激光器(特邀)
白振旭, 陈晖, 张展鹏, 王坤, 丁洁, 齐瑶瑶, 颜秉政, 李森森, 闫秀生, 王雨雷, 吕志伟
2021, 50(12): 20210685.   doi: 10.3788/IRLA20210685
[摘要](5) [HTML全文](0) [PDF 1291KB](1)
具有高功率、高光束质量的双波长激光器在精密光谱、共振干涉测量和激光雷达等领域有着重要的应用。但是受到激光工作物质固有的光谱和增益特性制约,通过传统的粒子数反转激光器难以直接获得高功率的双波长激光输出,因此通常需要结合非线性光学频率变换技术将常规的单一波长高功率激光拓展至一个或若干个特殊波段。受激拉曼散射作为一种三阶非线性效应,具有频移大、自相位匹配和光束净化等优点,是实现高效率、高光束质量波长转换有效手段。利用具有宽光谱透过范围(>0.23 μm)、超高热导率(>2 000 W·m−1·K−1)和大拉曼频移(1 332 cm−1)等优异特性的金刚石晶体作为拉曼增益介质,通过外腔振荡结构实现了1 μm泵浦光直接向1.2 μm和1.5 μm双波长激光的高效转换,在最高稳态泵浦功率414 W的条件下获得了1.2 μm和1.5 μm功率分别为72 W和110 W的输出。该研究为实现高功率的双波长激光输出开辟了新的途径。
显微激光诱导电流技术研究进展
吕磊, 苏丹, 杨毅, 王善江, 周桓立, 刘肇国, 张彤
2021, 50(12): 20210424.   doi: 10.3788/IRLA20210424
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1880KB](0)
随着光电器件的研究步入微米/纳米尺度,显微激光诱导电流(LBIC)技术作为一种半导体器件的无损、快速、可成像的表征技术得到迅速发展。显微LBIC技术可表征局域光照激励下器件的光电转换性能,起初被用于检测器件中的不均匀性或缺陷。近年来,将显微LBIC技术与其他显微成像技术相关联,进行器件多物理参量的综合表征,为研究微纳尺度上的材料-结构-器件性能关系提供了有效手段。基于这一表征手段的进步,光伏器件中微观晶体结构与性能的关系研究、全新机理的低维光伏/探测器件研究、以及微纳结构的光伏/探测增强研究等均得到了蓬勃发展。文中综述了显微LBIC技术的研究进展,首先介绍显微LBIC的基本模型及分类,随后聚焦于LBIC与其他多种显微成像的关联表征技术,并探讨该类技术在光伏器件和光电探测器件研究方面的应用。最后展望了显微LBIC及其关联成像技术的未来发展方向。
波长锁定878.6 nm LD调制泵浦Nd: YVO4自拉曼激光器
孙冰, 丁欣, 姜鹏波, 白云涛, 禹宣伊, 王靖博, 赵蕾, 刘阳, 李腾腾, 吴亮, 张贵忠, 姚建铨
2021, 50(12): 20200227.   doi: 10.3788/IRLA20200227
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1142KB](0)
报道了一款基于调制共振泵浦技术的Nd:YVO4自拉曼激光器。针对全固态自拉曼激光器中热效应严重导致的激光器输出功率及光光效率普遍偏低的问题,合理地将共振泵浦技术和调制泵浦技术相结合,实现了激光器的有效热管控,缓解了激光器的热效应,提高了泵浦上限,从而实现了激光器输出功率和光光效率的大幅提高。当泵浦源的调制频率为10 kHz、占空比为40%、平均泵浦功率为30 W、声光Q开关的调制频率为100 kHz时,获得了最大平均功率为8.57 W的1176 nm斯托克斯光输出,相应光光转换效率28.6%。相较于相同泵浦功率的连续泵浦机制下的实验结果,斯托克斯光平均输出功率提高了42%,光光效率提高了8.5%。实验结果表明:共振泵浦和调制泵浦技术相结合的方式可以有效缓解热效应,提高泵浦功率上限,从而提高自拉曼激光器的输出功率和光光效率。
小视场高重频激光雷达光机系统设计、装调及性能测试
李路, 谢晨波, 邢昆明, 王邦新, 赵明, 程亮亮
2021, 50(12): 20210046.   doi: 10.3788/IRLA20210046
[摘要](5) [HTML全文](0) [PDF 1827KB](0)
为了后期研制星载高重频激光雷达提供数据校正及仿真,设计研制了一套小视场高重频激光雷达验证系统。对该激光雷达进行详细的光机系统结构设计,利用Zemax软件模拟发射、接收与后继单元光路图。精确计算出出射光束发散角为0.106 mrad,设计新型的光束转向结构确保正入射到扩束器中。在0.4 mm小孔光阑下,接收单元视场角0.25 mrad,在系统焦平面上的小孔光阑偏心不得超过29 μm,选择高精度三维调整结构对小孔光阑精确定位。整机结构设计采用模块化设计方法,以方形框架为基准,不同单元模块安装在其不同位置,高度集成在尺寸为390 mm×390 mm×550 mm以内。对发射单元进行装校,并检测出发散角为0.11 mrad,与仿真结果相比,相对误差为4.1%;对接收与后继单元进行装校,采用平行光管出射的平行光正入射到接收望远镜,获得系统焦点精确位置,完成高精度的装校。通过对系统增益比进行标定实验,得到系统增益比为1.15,并对系统进行探测实验,探测结果:系统在夜晚气溶胶探测距离可达22 km,退偏振比可达10 km。在白天探测距离可达10 km,退偏振比可达6 km,并与太阳光度计比较,光学厚度相对误差为7.1%。整机性能满足设计要求,为后期做飞行实验打好基础。
半导体激光器非典型宏通道水冷散热系统设计
潘建宇, 曹银花, 闫岸如, 关娇阳, 孟娇, 郭照师, 李景, 兰天, 王智勇
2021, 50(12): 20210037.   doi: 10.3788/IRLA20210037
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针对大功率半导体激光器散热系统展开设计研究。首先,对水冷散热系统的流体通道中的冷却液进行了流体分析,结果表明在传统矩形流体通道结构中,冷却液在进液口处和弯度较小处容易产生湍流空洞。湍流空洞不仅会产生空泡腐蚀效应,还会导致靠近热源的上层冷却液填充不充分,降低系统的散热效率;其次,在传统流体通道结构的基础上,提出了一种非典型宏通道结构的优化模型。采用有限元分析软件Fluent分别对散热模型的分布和激光器模块器件的分布进行了数值模拟,流场结果表明优化模型中冷却液流动时没有湍流空洞产生,散热系统可靠性更高,冷却液在流体通道的上层填充效果更好,同时解决了传统模型中流体在局部流道中流速缓慢的问题,使散热系统具备更良好的散热性能。接着又通过温度场仿真结果得出,优化模型搭建的散热系统工作时激光器最高温度可降低2 ℃,且热源1上温度更均匀,热源3上温度降低1.25 ℃;最后,在激光器满功率输出情况下进行的散热实验对比,获得的实验数据与仿真结果基本一致。
大口径反射镜表面颗粒物洁净度控制实验研究
牛龙飞, 蒋一岚, 苗心向, 姚彩珍, 吕海兵, 周国瑞
2021, 50(12): 20210117.   doi: 10.3788/IRLA20210117
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针对高功率固体激光装置反射镜表面的颗粒引起的损伤问题,分别进行离线实验和在线实验,采用风刀及暗场成像系统相结合研究表面颗粒去除率。研究结果表明:当风刀偏转角度为0°且风刀距离大口径反射镜镜面10 mm时,对灰尘颗粒的去除效果最好,可达96.5%,而对相同尺寸的Al2O3颗粒和Fe颗粒效果次之,对SiO2颗粒效果最差,在线平均去除率可达84.9%。通过对反射镜表面颗粒污染物的在线沉积规律研究表明采用风刀吹扫技术一周洁净一次可实现反射镜表面长期洁净,该技术可推广至大口径高能激光装置及未来超大型高功率激光装置中。
激光无线能量传输接收端光束匀化装置设计
霍虹宇, 苟于单, 杨擎东, 李娟, 赵邦博, 杨火木, 王俊
2021, 50(12): 20210102.   doi: 10.3788/IRLA20210102
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激光无线能量传输中,激光光强分布不均匀和激光光斑与光电池形状不匹配会导致系统光电转换效率降低,局部温度过高,极端条件下甚至对光电池造成损伤。基于分布式匀化思想设计了一种激光接收装置,首先用光学整形扩散片在光电池各子区域进行光束初次匀化,然后用光学漏斗进行二次匀化和整形。针对1 cm×1 cm光电池,分析了光学整形扩散片的扩散角度和光学漏斗的高度对光束匀化效果的影响,优化后的激光接收装置的耦合效率ηc>95%,光强不均匀度Δ<0.05。此外,该激光接收装置对激光入射角不敏感,入射角为20°时,ηc>80%。搭建了3×3光电池芯片阵列的激光无线输能系统,采用分布式匀化激光接收装置,光强不均匀度由0.34降到0.12,光电池转换效率提升了65%。与正入射时相比,入射角为18°时,系统转换效率变化小于20%。结果表明,该分布式匀化激光接收装置有效提高了接收端的光强均匀性和系统光电转换效率,且对激光入射角不敏感,在激光无线能量传输中有重要作用。
相干激光测风雷达高分辨距离门自适应技术研究
徐冠宇, 尹微, 李策, 陈涌, 冯力天, 周鼎富
2021, 50(12): 20210187.   doi: 10.3788/IRLA20210187
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脉冲相干激光测风雷达的信号处理通常采用固定长度距离门来划分时域信号,并对每个距离门做频谱计算得到风速度信息。固定距离门的时域信号划分存在中频信号的非整周期截断问题,导致频谱计算时出现频谱泄露而产生误差,使信噪比降低。文中提出一种基于整周期搜索的自适应距离门划分方法,距离门长度与中频信号频率自适应,可实现对信号的整周期分割,避免了频谱处理中的频谱泄漏问题,提高频率估计精度。采用加噪信号对两种处理方法进行仿真分析,结果表明:自适应距离门方法可实现距离门长度与中频信号的自适应,在信噪比小于1 dB时,该方法得到的中频估计误差是固定距离门方法的38%~62%。应用自适应距离门方法处理激光测风雷达系统获取的转盘和风场回波信号,与使用固定距离门方法的激光测风雷达测量结果进行对比。结果表明:自适应距离门划分方法对转盘速度测量的均方根误差为0.19 m/s,大气风速度测量的距离分辨率在7~11 m之间变化,均优于固定距离门方法,实现了激光测风雷达的距离分辨率和测量精度的提升。
自动计算重叠度的多源点云配准方法
李鑫, 莫思特, 黄华, 杨世基
2021, 50(12): 20210088.   doi: 10.3788/IRLA20210088
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针对多源点云配准存在噪声、部分重叠、不同模型的配准参数难确定等问题,提出一种基于贡献因子的改进TrICP算法。首先,使用改进体素降采样以及随机降采样对点云进行降采样。然后,利用改进算法的贡献因子来保留对配准贡献度更大的点对,使用奇异值分解法(SVD)对变换矩阵求解,同时计算距离曲线上的点经过原点的斜率来自动计算重叠度,实现点云的全自动配准。使用斯坦福大学的Bunny点云以及“茂县624”滑坡现场点云数据对改进算法及TrICP等多个算法进行对比实验。结果表明:相对于TrICP,改进算法在Bunny点云以及滑坡体点云上,配准速度分别提升50%和67%,且精度更高,并在添加大量噪声情况下仍能正确配准,这表明该算法能对含大量噪声、部分重叠、非同源的激光与影像重建点云进行可靠高效的自动配准,实现多源数据优势互补以获取目标的精准点云信息。
玻璃钢激光烧蚀碳化致微波传输衰减的数值模拟
刘卫平, 吕玉伟, 吴丽雄, 韦成华, 王家伟, 韩永超, 张爽
2021, 50(12): 20210137.   doi: 10.3788/IRLA20210137
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当激光辐照玻璃钢烧蚀碳化至一定程度时,产生的树脂碳产物对微波传输产生衰减作用。针对该现象,开展了数值建模研究,将激光辐照-微波传输衰减效应分解为激光辐照、材料热响应、提取模型表征量、微波传输衰减分析等过程。通过玻璃钢材料的激光耦合特性和表面温度测试,对建立的玻璃钢层合板激光辐照温度场计算模型进行了验证;通过材料体温度分布的时间演进分析,提取了网格单元温度超过阈值温度的持续时间加权和St, Tc、网格单元温度超过阈值温度的持续时间与温度乘积的加权和STt, Tc两个模型表征量,采用单个实验数据标定系数、整体数据点匹配分析方法,对微波传输衰减实验与数值模拟结果进行了分析。分析结果表明,St, TcSTt, Tc更适于表征玻璃钢烧蚀碳化致微波传输衰减效应,温度阈值为873 ℃时计算结果与实验结果最匹配,其R2为0.9956。这说明,通过计算激光辐照玻璃钢温度响应并提取微波传输衰减效应表征量St, Tc,可实现对玻璃钢激光烧蚀碳化致微波传输衰减效应的模拟和预测。
探测器阵列靶散射取样衰减单元设计
管雯璐, 谭逢富, 侯再红, 秦来安, 何枫, 张巳龙, 吴毅
2021, 50(12): 20210150.   doi: 10.3788/IRLA20210150
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探测器阵列靶是测量激光强度时空分布的常用设备,为实现到靶激光参数高精度测量,取样衰减方式是其关键。针对探测器阵列靶散射取样衰减技术,基于双向透射分布函数对毛玻璃等材料透射散射光特性进行研究,推导出散射到探测器感光面激光强度衰减倍率的计算公式。设计了毛玻璃与工程漫射体组合的散射取样衰减单元,结合ABg散射模型,利用TracePro建立仿真模型。结果表明,设计的取样衰减结构可以承受功率密度2 000 W/cm2激光辐照20 s;散射出射角在±5.44°范围内,探测面取样不均匀性约为3.34%;衰减倍率仿真设计结果与实验测量误差约为0.805%。该种散射取样衰减方式具有抗激光损伤能力强、光斑匀化效果好、光强定量衰减及宽光谱响应等优点,具有很好的应用前景。
大风背景下首都机场两条跑道低空风切变特征统计
李肖雅, 禹智斌, 刘冬, 钟世斌, 苏豆豆
2021, 50(12): 20210119.   doi: 10.3788/IRLA20210119
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利用北京首都机场18R-36L、19-01两条跑道南端入口附近的两台相干多普勒测风激光雷达的RHI扫描模式探测风速数据,分别计算在不同的风速、风向区间内两条跑道及其南下滑道区域600 m高度下各高度层的径向风速平均偏差。结果表明:在西北大风背景下,18R-36L跑道上空风速与同高度风速对比有偏小现象,这与在相同背景风条件下三条跑道接地带区域观测到的风速特征相吻合。另外风速偏小现象在300°~330°风向区间最显著,且偏差最小值区域出现在18R跑道入口附近。通过风切变强度因子进一步统计在西北大风条件下36L和01跑道下滑道区域风切变发生的强度及位置。统计表明:36L跑道的风切变频次及强度整体高于01跑道,其中300°~330°风向区间两条跑道的风切变事件发生最频繁,且顺风风切变频次明显高于逆风风切变频次,但逆风风切变发生的高度比顺风风切变发生的高度要低。
光学设计
基于量子遗传算法的自由曲面离轴反射光学系统设计
缪麟, 田博宇, 孙年春, 张彬
2021, 50(12): 20210365.   doi: 10.3788/IRLA20210365
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针对自由曲面离轴反射光学系统的初始结构较少、优化过程复杂的问题,提出了一种基于量子遗传算法的离轴反射光学系统设计方法,即采用量子遗传算法结合像差理论得到高像质的初始光学系统结构,再对其离轴化处理并引入自由曲面,进而设计得到自由曲面离轴反射光学系统。该方法可以方便、快捷地为自由曲面离轴反射光学系统提供像质良好、特定布局的初始结构。以离轴三反系统为例,采用该方法设计了一套工作在可见光波段、视场大小为10°×4°、F数为2的主三镜一体化的自由曲面离轴三反系统。仿真结果表明,该离轴三反系统视场较大、结构紧凑、成像质量良好,其最大RMS波像差为0.0485 λ (λ=0.6328 μm),全视场的调制传递函数(MTF)在50 lp/mm处大于0.9,且一体化集成结构有利于简化系统的对准及装调。
光谱维编码中红外光谱成像系统的光学设计
赵雨时, 贺文俊, 刘智颖, 付跃刚
2021, 50(12): 20210700.   doi: 10.3788/IRLA20210700
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基于双DMD提出了一种光谱维编码的中波红外光谱成像系统,利用空间维DMD完全补偿了光谱维编码DMD引起的像面倾斜。介绍了系统的组成和工作原理,设计了焦距为240 mm、F数为3的望远系统作为前置成像单元,采用双光路Offner光栅成像系统配合光谱维编码DMD同时实现了光线的色散、编码和合光等多个功能,设计了放大倍率为1的中继成像系统实现冷光阑匹配。通过整体优化设计实现了对双光路Offner光栅成像系统残余像差的补偿,设计结果表明,系统具有良好的空间成像和光谱性能,作用距离满足设计要求。
低照度宽幅航空相机系统设计
彭建伟, 陈卫宁, 张高鹏, 方尧, 董森, 杨洪涛
2021, 50(12): 20210312.   doi: 10.3788/IRLA20210312
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为了满足低照度环境下航空影像信息快速获取的需求,对一种低照度宽幅成像系统进行了研究。基于相机摆扫成像的工作模式,明确了采用大相对孔径低畸变的光学系统,配合真空制冷的低噪声高灵敏度CMOS探测器成像,并通过高速振镜进行扫描像移补偿的技术路线。详细阐述了相机机械构型的设计思路,总结了一套可工程应用的低照度成像能力计算方法。研究了振镜补偿像移的基本原理,并对相机主体框架进行了仿真分析计算。依据该设计和研究结果,完成了低照度宽幅航空相机的加工装配。该相机具有0.1 m (航高1 km)地面像元分辨率, 成像照度适应范围为10~100000 lx,并且在速高比≤0.04时,可实现3倍航高的大收容宽度。系统的成像质量优良,实测镜头在77 lp/mm时,中心视场传递函数大于0.45。实验室和外场飞行试验所获取的图像清晰,对比度和分辨率高,可以满足使用需求。同时,该相机实际包络尺寸为190 mm×140 mm×140 mm,质量仅为2800 g,具有轻小型的特点。
次镜支撑结构硬涂层阻尼减振设计与仿真
王劲凯, 孟立新, 张立中, 王佳男, 张暾
2021, 50(12): 20210344.   doi: 10.3788/IRLA20210344
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为了提高大口径空间望远镜次镜支撑结构的动力学特性,获得更好的成像质量,在对比了目前减振方式优缺点的基础上,提出了一种将阻尼硬涂层涂覆在次镜支撑薄壁梁上进行减振的方法。首先以硬涂层-次镜支撑复合结构综合性能最优为目标分析了硬涂层的最佳涂覆厚度和弹性模量,然后在此基础上用ANSYS分析了次镜支撑结构涂覆硬涂层前后的加速度响应曲线,最后利用Zemax和Matlab等软件分别从镜片刚体位移和镜面面型变化两个角度分析了硬涂层减振对光学成像性能的影响。分析结果表明,在一个6 g量级的正弦激励作用下,涂覆硬涂层后次镜组件在XYZ三个方向上的加速度响应较涂覆前均下降了30%~50%,光学系统成像质量和次镜面型精度也有很大提高。
极端环境下光学红外望远镜伺服系统模型预测
徐进, 杨世海, 叶宇, 顾伯忠
2021, 50(12): 20210209.   doi: 10.3788/IRLA20210209
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在极端环境下光学红外望远镜伺服系统建模的实际工作过程中,实测的望远镜状态数据经常包含有各种噪声。为了减小噪声对模型辨识精度的影响,提出了一种基于带有控制的非线性动力学稀疏辨识(Spark Identification of Nonlinear Dynamics with Control, SINDYc)算法的稀疏辨识方法。针对望远镜伺服系统,对SINDYc算法进行了理论分析和数值模拟,对比了在不同的噪声水平下,望远镜伺服系统预测模型的状态变量曲线,并拟合了不同噪声水平下辨识模型的决定系数曲线。基于南极望远镜实验平台,设计了正弦和方波信号作为激励信号进行模型辨识实验,对SINDYc算法的建模准确性进行了实验验证。数值模拟模型的预测输出结果显示:SINDYc算法在20%噪声水平以下时,模型辨识精度在0.99以上;在10%噪声水平以下时,状态变化跟随最大偏差值在信号幅值的5%以内。辨识实验数据表明,在两种不同信号激励下望远镜伺服系统模型预测的辨识精度分别为0.9857与0.9952,证实了基于SINDYc算法的稀疏辨识方法的有效性和准确性。该方法辨识出的系统模型可以为未来的南极大口径光学红外望远镜控制系统的分析及控制器设计提供很好的分析模型。
Beam deflection correction model of wedge-shaped shock waves over hypersonic vehicles
Chen Bing, Zheng Yong, Xu Bin, Zhang Houtian, Chen Zhanglei
2021, 50(12): 20210182.   doi: 10.3788/IRLA20210182
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Celestial attitude determination is one of the important technical means for high precision autonomous navigation of aircraft. Shock waves are generated along the surfaces of hypersonic vehicles, which cause beam deflection, affect the observation of star trackers and celestial navigation performances of these vehicles. Most modern hypersonic vehicles adopt the wave-rider design, and the payload bay can be simplified into a wedge plane structure. The shock waves over hypersonic vehicles with wedge-shaped upper surfaces were analyzed. Based on aero-optical theories an analytical calculation method of the structure parameters of the wedge shock wave and a quantitative calculation model of the impact of the shock wave on the deflection of light were given. A correction model was proposed to control the deflection of beam by using the analytical calculation results. The propagation of shock angle measurement error in this model was discussed, and it was proved that the shock angle measurement error was negatively linear correlated with the correction effect deviation caused by it. The simulation results show that under the condition of altitude 20 km and Mach number 5-8, a stable shock wave structure is formed above the wedge surface, and the deflection of incident beam can be up to 6.8 arcseconds. The error between the shock angle parameters obtained by the analytical calculation method and the test results is within 0.1 arcseconds. This means that the error of beam deflection correction by using this model can be controlled at the order of the shock angle measurement error, and the observation accuracy can be significantly improved.
视觉检测系统LED光源照度优化方法
巢渊, 徐鹏, 唐寒冰, 史璠, 张志胜
2021, 50(12): 20210745.   doi: 10.3788/IRLA20210745
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针对当前视觉检测系统LED光源照度优化研究中存在的照度效果评价因素单一、照度优化方法通用性不足等问题,以芯片封装质量视觉检测为例,提出一种基于改进樽海鞘算法的LED光源照度优化方法。该方法在单个LED光源照度数学模型基础上,建立标准条形LED阵列光源照度数学模型,获取条形LED阵列在任意空间位姿与被测面的照度值;基于照度均匀度、照度梯度变化与对中度、平均照度、目标与背景区分度等因素建立平面照度效果评价函数;提出改进樽海鞘算法,通过改进算法收敛系数、速度、领导者与追随者位置等更新策略,增强区域搜索的多样性;应用改进樽海鞘算法对平面照度效果评价函数进行优化求解,获取具有最优照度效果的空间位姿参数。实验结果表明:考察优化区域的相对照度分布,文中提出的LED光源照度优化方法所得照度分布与实际测量所得照度分布结果基本一致,目标区域理论照度均匀度在98.78%以上,误差在5.57%以内。因此文中提出方法优化目标合理,可用于视觉检测系统具有最优照度效果时光源位姿信息参数的获取。
光电测量
考虑圆形特征边缘模糊和偏心误差修正的高精度相机标定方法
王靖, 魏亮, 向文豪, 张贵阳, 霍炬
2021, 50(12): 20210130.   doi: 10.3788/IRLA20210130
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针对立体视觉系统采用圆形特征点标定时存在的空间圆形投影边缘模糊和偏心现象问题,利用改进Zernike矩和偏心误差修正进行圆心的高精度定位,以此提高相机参数的标定精度。首先考虑了由于立体视觉成像系统的标定场景光照强度不均匀引起的圆形特征投影图像边缘模糊的问题,引入高斯误差函数对边缘过渡段的灰度分布进行描述,建立了高斯边缘模型,并基于该模型计算投影图像的Zernike矩,然后利用改进Zernike矩实现高精度的圆形特征投影边缘像素坐标定位。此外,分析了影响圆形特征中心投影点和拟合圆心间偏差大小的因素,基于该分析对迭代拟合圆心进行偏差补偿使之逼近真实的圆心投影,最后通过所提算法对99圆形标志点进行圆心坐标提取并用于相机参数的标定。仿真实验表明,文中算法对投影图像边缘定位的精度以及圆心拟合的精度均高于传统的算法;实测实验中,基于圆心高精度坐标得到的相机标定参数对标准杆进行三维重建,长度测量精度比传统算法提高了30%。
环境因素对闪光灯激励红外热成像外场检测的影响
刘颖韬, 许路路, 何方成, 李硕宁, 杨党纲
2021, 50(12): 20210711.   doi: 10.3788/IRLA20210711
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为了研究外场环境下实施红外热成像检测时,环境温度、日照、风速等外场环境因素对检测的影响机理及规律,文中以闪光灯激励红外热像法检测玻璃纤维增强塑料层压板分层缺陷为例,通过轴对称分层缺陷的物理建模、有限元仿真计算和基于试块的实验研究,得到了温差、温差最大值、温度对比度和温度对比度最大值等可检信息参数随各个环境因素变化的规律。文中对比了25 ℃和30 ℃环境温度下的仿真结果和实验结果,对比了日照不均和均匀温度下的仿真结果和实验结果,对比了对流换热系数为10 W/(m2·K)与100 W/(m2·K)的仿真结果和正常散热与强制散热的实验结果。基于以上仿真结果和实验结果,得出了如下结论:随着环境温度的升高,温度对比度最大值下降,缺陷清晰度下降,不利于缺陷的检出;日照不均使得温差最大值和温度对比度最大值或者增大或者减小,会造成误判或缺陷漏检;随着风速的增大,温差最大值和温度对比度最大值变小,缺陷的可检性变差,缺陷的清晰程度下降,不利于缺陷检测。
深孔内表面检测点云拼接技术研究
邵新杰, 潘硕, 宋彬, 李晓磊, 唐香珺
2021, 50(12): 20210210.   doi: 10.3788/IRLA20210210
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深孔内表面检测系统获取的单视角点云无法体现深孔零件内表面全貌,为实现深孔内表面完整面形的三维重建,提出了一种深孔内表面检测系统的位姿标定技术,用于提供深孔内表面重建的点云拼接初值。首先,介绍了深孔内表面检测技术原理,分析并建立了深孔零件测量点云的坐标变换模型,确定了坐标变换模型中需要标定的系统位姿参数;然后,分析了系统在内表面上的测量轨迹,以旋转轴转角描述测量轨迹,并对点云逆向重建;之后以系统参数的求解误差作为损失函数优化测量轨迹模型,实现了系统位姿参数标定;最后,对直圆筒和凹槽部分的点云拼接实验表明:该方法适用于深孔内表面检测,易于操作,拼接误差不大于0.08 mm,与其他方法相比均有一定优势。
大口径凹椭球面反射镜光轴偏心测量方法
张超, 邢辉, 宋俊儒, 闫钧华, 张凯, 李重阳, 刘志远, 金忠瑞
2021, 50(12): 20210196.   doi: 10.3788/IRLA20210196
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大口径凹椭球面反射镜光轴偏心会引起遥感相机光学系统失调,导致成像焦面与设计位置偏离。针对此问题,根据反射镜的几何参数设计了基于平晶补偿的消球差系统,通过灵敏度分析计算得到系统中平晶失调1″对系统像差无影响,主镜失调1″带来0.04λ (λ=632.8 nm)的彗差。结合仿真计算的结果,搭建测试光路,并利用经纬仪和激光跟踪仪对反射镜进行偏心测量。误差分析表明:主镜倾斜测量误差约为1.2″,主镜偏心测量误差为0.028 mm,可以满足绝大部分空间遥感相机大口径反射镜的测量需求。
镜面反射式激光跟踪干涉测长的测量方法研究
平少栋, 傅云霞, 张丰, 任瑜, 孔明
2021, 50(12): 20210624.   doi: 10.3788/IRLA20210624
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为了解决镜面反射式激光跟踪干涉测长方法在不同尺寸长度标准溯源中缺乏有效的误差分析,测量效率低等问题,文中研究了平面镜调节分辨率、平面度引入的长度测量误差,并给出了针对不同长度的平面镜角度调节允许范围。建立了镜面反射式激光跟踪干涉测长模型,分析了该模型的测量不确定度来源,模拟仿真了平面镜角度调节的影响,并进行了坐标测量机长度测量比对实验和平面镜角度调节实验。实验表明:长度测量比对的En验证结果小于1,证明了长度测量不确定度的准确性。通过针对不同长度的平面镜角度调节实验,得到了测量不确定度为3 $ {\text{μm}} $ (长度1 m)和3.7 $ {\text{μm}} $ (长度2.5 m)的测量结果;同时,测量效率提高了56%,验证了此方法的准确性、高效性。文中方法实现了长度的高精度测量与测量不确定度分析。
引入应变灵敏度矩阵的探针形状光纤测量方法
何超江, 何彦霖, 骆飞, 祝连庆
2021, 50(12): 20210623.   doi: 10.3788/IRLA20210623
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介入探针形状监测技术能够为医生在手术中提供重要参考信息,是保证手术安全性的必要手段。为提高介入探针形状测量精度,文中提出一种引入应变灵敏度矩阵的光纤光栅传感阵列介入探针形状测量方法。首先,基于光纤光栅传感理论,分析了植入在探针中光纤光栅波长漂移量与其应变的关系,同时引入了应变灵敏度矩阵,研究了光纤光栅中心波长漂移量与其弯曲曲率的关系。然后,推导了探针的局部单元几何参数关系和坐标转换方程,建立了基于光纤光栅的探针形状测量模型。最后,为了验证引入应变灵敏度矩阵对形状测量精度的影响,对植入光纤光栅传感阵列的介入探针进行了不同弯曲状态下的形状测量实验,对比分析了引入应变灵敏度矩阵前后形状测量的误差。实验结果表明,引入光纤光栅应变灵敏度矩阵可有效提升介入探针的测量精度,在不同弯曲情况下,介入手术探针末端偏移量平均误差降低了1.385 mm,最大误差降低了3.317 mm。文中所提出的基于光纤光栅传感阵列的形状测量方法在介入手术柔性医疗器械的形状重构方向具有广阔的应用前景。
运动平移台静态指向误差建模、测试与修正
李慧, 樊宏杰, 陈前荣, 邹前进
2021, 50(12): 20210161.   doi: 10.3788/IRLA20210161
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针对运动平移台检测中方位/俯仰轴旋转过程引起的负载光轴偏移量指标超差的问题,在全面分析其误差源基础上提出了一种误差测试与补偿方案,基于多体系统理论建立了平移台负载的光轴指向偏差修正模型,设计了指向偏差测试实验,采用实测数据辨识得到了修正模型中的未知参数。经过补偿后仿真与实测验证:俯仰平台旋转引起的光轴方位指向偏移量由176.1″减小到1″,方位平台旋转引起的光轴俯仰方向指向精度由18″提高至9″,满足了工程使用要求。该误差测试与修正方法已成功应用于装备的实际检测。
基于角接触球轴承的小型经纬仪方位轴倾斜误差修正
李翔宇, 彭勃, 江波, 阮萍
2021, 50(12): 20210172.   doi: 10.3788/IRLA20210172
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基于角接触球轴承的小型经纬仪方位轴系设计往往参照相似模型进行估算和类比,该方法可提高设计效率,且设计轴系具备较好工程实施性,但这种基于经验的设计往往不是最佳设计,具有优化改进空间。针对某小型经纬仪的方位轴系,从方位轴倾斜误差修正角度出发,基于物理模型确定了轴系优化参数,利用有限元分析方法对轴承外压圈设计参数进行了优化,同时通过方位轴倾斜误差理论建模对轴承配合间隙设计参数值选择进行了分析,并在偏载吊装条件下对该小型经纬仪优化前后的二轴差进行检测。结果表明,优化前经纬仪二轴差约为20″,优化后经纬仪二轴差最大约为6″,优化后方位轴倾斜误差明显小于优化前,进而验证了所述优化方法的合理性和有效性。
限定接收范围的散射偏振前向传输优化算法
曾祥伟, 李亚红, 褚金奎, 张燕
2021, 50(12): 20210158.   doi: 10.3788/IRLA20210158
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为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题,文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光,但实际接收装置通常接收部分前向散射光,这是引起偏振子午面蒙特卡罗法的计算结果与实验结果存在出入乃至失配的重要因素之一。为此,改进算法限定了前向散射光的接收范围,限定的接收范围与实际接收范围一致。采用原算法和改进算法分别模拟 45°线偏振光和水平线偏振光在聚苯乙烯悬浊液中传输。选用粒径 1 μm 的聚苯乙烯悬浊液开展验证实验,通过对照测试结果,改进算法相比原算法能够更好地匹配实测结果。通过计算单个微粒的偏振状态保持情况,阐明改进算法提高计算精度的作用机理,即前向散射角愈外延,散射光的偏振态变化愈剧烈,而改进算法规避掉了绝大部分前向散射角外延程度较大的散射光。
三轴视觉测量系统自动对焦技术
周鹏, 胡成海, 毕超, 郝雪
2021, 50(12): 20210141.   doi: 10.3788/IRLA20210141
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为了减少三轴视觉测量系统在对焦过程中的时间消耗和提高对焦的准确性,提出基于光学离焦模型的自动对焦算法。自动对焦算法评价函数采用Tenengrad梯度函数,搜索算法分两步:(1)将光学离焦模型分解成两个曲线函数,通过采集4张图像的清晰度值和x轴坐标求出两条曲线函数,最终得到两条曲线的交点位置,交点位置即为正焦位置粗定位位置;(2)在交点位置采集1张图像以及在交点左右两侧各采集2张图像,通过高斯函数拟合得到拟合高斯函数的均值,均值即为准确的正焦位置。为了验证本方法的有效性,首先进行10次重复性试验,验证算法粗定位的重复定位误差4.1 μm。其次,在粗定位位置采集1张图像及其两边各采集2张图像,通过高斯拟合得到精确正焦位置,10次精确位置的重复定位误差为5.1 μm。该算法只需采集9张图像,得到的合成标准不确定度为2.12 μm。该方法提高了三轴视觉测量系统的对焦效率和精度。
光学器件
体布拉格光栅光谱滤波器特性研究
蒋贇, 刘博, 范伟
2021, 50(12): 20210055.   doi: 10.3788/IRLA20210055
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高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件,也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求,而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅,衍射效率大于90%,光谱带宽在100 pm左右,并且拥有一定的角度滤波特性。依据耦合波理论,理论仿真了各个光栅参数(光栅厚度、折射率调制度、光栅周期、光栅倾角)对光栅衍射效率及光谱带宽的影响,定量地给出了参数影响的大小,为体光栅的设计提供了理论指导。设计了体光栅测试系统,通过实验验证了体光栅的衍射效率、光谱带宽、角度选择性,实验结果与理论较为符合,为体光栅的实际应用提供了实验数据支持。
阴极门控光学条纹相机
李晋, 杨志文, 胡昕, 张兴, 王峰
2021, 50(12): 20210402.   doi: 10.3788/IRLA20210402
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为满足惯性约束聚变(ICF)物理实验诊断中对高信噪比低噪声光学条纹相机的需求,基于六电极同轴型扫描变像管发展了一种阴极门控光学条纹相机。该相机通过阴极预置直流高压叠加门控脉冲电压的方法,使相机变像管电压只有在门控脉冲加载时间内处于正常工作状态,才能对阴极发射的电子进行正常聚焦扫描,而在非加载门控脉冲时间内,变像管的第二聚焦电极处电压低于阴极电压,从而使阴极发射的光电子被反向截止,因此相机只对在门控脉冲加载时间内到达的有用信号进行测量,从而有效抑制了光学条纹相机受环境光辐照而引入的背景噪声,提升了相机的信噪比。验证实验表明,通过在阴极上加载幅度−5.5 kV、脉宽203 ns的门控脉冲电压,即可较大程度降低相机噪声,同时可维持相机的空间分辨率。
材料与薄膜
光学表面粒子污染物散射的单层薄膜调控特性
杨伟荣, 潘永强, 郑志奇
2021, 50(12): 20210234.   doi: 10.3788/IRLA20210234
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为了降低超精密低损耗光学元件表面粒子污染物的光散射损耗,文中提出通过在光学表面沉积单层薄膜来调控表面场强分布,从而降低散射损耗的方法。理论分析了K9玻璃超光滑光学表面不同厚度单层二氧化硅(SiO2)和单层二氧化钛(TiO2)薄膜表面上方半径为100 nm粒子污染物所在处的电场强度,理论分析结果发现,当SiO2薄膜厚度为137.4 nm,TiO2薄膜厚度为12.3 nm时,表面粒子污染物所在处的电场强度最小。在此基础上分别计算了光学元件表面沉积厚度为137.4 nm的单层SiO2薄膜以及厚度为12.3 nm的单层TiO2薄膜,表面粒子污染物的总散射损耗(S)和双向反射分布函数(BRDF),计算结果表明,在波长为632.8 nm的光垂直入射时,单层SiO2薄膜和单层TiO2薄膜可有效降低其表面粒子的BRDF,且可将K9玻璃表面的总散射分别降低12.40%和25.04%。实验验证了单层SiO2薄膜对于表面粒子污染物散射降低的有效性。
光通信与光传感
海洋湍流下波长分集无线光通信系统性能分析
贺锋涛, 李佳琪, 张建磊, 杨祎, 王清杰, 王妮
2021, 50(12): 20210131.   doi: 10.3788/IRLA20210131
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由于海水的吸收、散射衰减以及海洋湍流效应会引起水下无线光通信(Underwater wireless optical communication,UWOC)系统接收端光信号的闪烁,导致UWOC系统传输性能下降。基于Gamma-gamma分布的海洋湍流信道模型,根据海洋湍流参数和各向异性因子表示的等效结构参数,推导出波长分集UWOC系统中断概率(Outage probability,OP)与平均误码率(Bit error rate,BER)封闭表达式。研究分析随着各向异性因子的增加,具有不同波长分集阶的水下无线光通信系统中断概率与平均误码率的变化,比较接收端使用最佳组合(Optimal combining,OC)与等增益组合(Equal gain combining,EGC)技术的水下无线光通信系统平均误码率,并仿真不同海洋湍流参数、传输距离对波长分集UWOC系统性能的影响。数值结果表明,随着各向异性因子的增加,海洋湍流对水下无线光通信系统产生的影响逐渐减弱,使用波长分集技术的UWOC系统比无波长分集技术的UWOC系统中断概率与平均误码率明显改善。
摆镜式激光通信终端光束指向与粗跟踪特性
陈祥, 呼新荣, 张建华, 李帅, 薛婧婧, 任斌, 靳一
2021, 50(12): 20210146.   doi: 10.3788/IRLA20210146
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基于两正交旋转轴的单平面镜(摆镜式)激光通信终端的粗跟踪问题,提出了一种求解光束指向的法矢量求解算法,给出了该类型通信终端的粗跟踪算法。采用矢量反射定律和矩阵旋转变换规律,理论推导了摆镜的光束指向模型和跟踪模型,对比分析了不同安装方式对光束指向和畸变的影响,并对模型分别进行了建模仿真和实验研究。结果表明:光束传输模型和粗跟踪模型的精度优于3 µrad,所研制的摆镜式激光终端粗跟踪精度,最大误差优于15.5 μrad (3σ),均方根误差优于10.5 μrad,满足激光通信终端对高精度粗跟踪的技术要求。该研究工作对摆镜式扫描系统的光束指向分析和激光终端粗跟踪具有借鉴意义。
光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器的膝关节曲率检测系统研究
丁磊, 余烈, 谢勤岚, 朱兰艳
2021, 50(12): 20210195.   doi: 10.3788/IRLA20210195
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在人体运动监测的过程中,膝关节运动信息在中老年慢性疾病的诊断和康复评估方面具有重要意义。研制了一种基于光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器(Mach-Zehnder interferometer-based directional bending,MZI-BDB)的膝关节弯曲检测系统。该系统由MZI-BDB传感器、扫频激光光源、光纤耦合器、光纤隔离器、光电探测器及信号处理系统构成。MZI-BDB传感器由偏心光纤和单模光纤错位熔接而成,封装于软硅树脂片内,通过绑带固定于膝关节处。当膝关节屈曲和伸展时,诱导MZI-BDB传感器发生弯曲,传感器内透射光信号干涉场的模场状态发生变化,谐振波长发生漂移,从而对膝关节的弯曲方向和曲率进行监测。MZI-BDB传感器在正向和负向弯曲的测量角度范围为0°~90°;在正向弯曲方向上灵敏度和分辨率分别为5.29 nm/m−1和0.11 m−1;在负向弯曲方向上的灵敏度和分辨率分别为−3.11 nm/m−1和0.12 m−1。实验测试MZI-BDB传感器温度敏感度为0.043 nm/℃,该结果显示传感器对温度的不敏感特性。光电编码器与MZI-BDB传感器同时进行数据的传感采集。实验结果表明:该检测系统和光电编码器验证平台在准确度和响应度上具有一致性。
光学成像技术
基于渐变线光源的高亮度集成成像3D显示
范钧, 刘永志, 吴非
2021, 50(12): 20210058.   doi: 10.3788/IRLA20210058
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为了解决观看视角与亮度的相互制约关系,设计了一种基于渐变线光源的集成成像3D显示器,通过设置渐变线光源中每列线光源的宽度,优化微图像阵列中每列图像元的成像光路,建立了3D成像模型,通过几何光学推导了观看视角以及亮度的计算公式;研制了基于渐变线光源的集成成像3D显示实验装置,通过实验验证了可以在保持观看视角的前提下将3D图像的亮度提高为传统集成成像3D显示的4.5倍。
湍流变化对多孔径光学系统成像特性的影响
刘婷, 唐善发, 刘何伟, 钱俊宏, 张蓉竹
2021, 50(12): 20210189.   doi: 10.3788/IRLA20210189
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为了研究大气湍流变化对多孔径光学系统成像质量的影响,针对Golay3结构建立了一个理论分析模型,推导了湍流影响下望远系统的点扩散函数(point spread function, PSF)的表达式。分别针对近似圆形和近似长条状分布的湍流结构对成像特性的影响进行了讨论,具体构建了两种湍流影响下的光场相位计算模型,并计算比较了两种湍流的调制传递函数(modulation transfer function, MTF)。结果表明,光路中存在湍流将导致系统成像质量下降。在近似圆形湍流中,湍流强度越小,系统MTF影响越小。不同强度湍流影响的MTF在归一化空间频率0.16、0.45和0.69处均下降0.05左右。在近似长条状湍流中,对流湍流风速越小,系统MTF影响越小。不同风速的湍流影响的MTF在空间频率0.16、0.42和0.69处分别下降0.25、0.09和0.05左右。比较两种湍流表明,近似长条状湍流对成像系统MTF影响更为明显。
海洋光学
Sentinel-2的胶州湾水体透明度遥感反演
杨雷, 禹定峰, 高皜, 卞晓东, 刘晓燕, 盖颖颖, 安德玉, 周燕, 唐世林
2021, 50(12): 20210080.   doi: 10.3788/IRLA20210080
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针对目前透明度遥感反演研究多以较低空间分辨率卫星数据为主的现状,采用分辨率高达10 m的Sentinel-2卫星数据进行了胶州湾海域水体透明度的遥感反演研究。构建了基于实测数据的反演模型。结果表明:模型具有较高的精度,反演值与实测值的平均相对误差为9.86%,均方根误差为0.22 m。依据构建的反演模型与卫星影像数据反演了胶州湾水体的透明度,绘制了水体的透明度分布图,分析了胶州湾海域水体透明度的空间分布规律和局部的细微变化特征。研究发现,胶州湾海域水体透明度呈现由近岸向外海逐渐升高的趋势,径流量大的河流会造成汇入海域透明度明显降低的变化,潮汐会引起透明度出现沿垂直于岸边方向的纹理变化特征,大型船只的通航会造成透明度短时降低的变化。
海面目标高分辨率卫星成像仿真方法
宋波, 方薇, 杜丽丽, 崔文煜, 王涛, 易维宁
2021, 50(12): 20210127.   doi: 10.3788/IRLA20210127
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海洋目标高空间分辨率遥感成像仿真技术在海面目标探测识别等方面得到了广泛应用。舰船与海水流体交互作用在高分辨率下得以显现,对其产生的复杂流场辐射模拟是成像仿真的主要难点。重点研究了舰船航行过程中与海水交互产生的流场几何形态和物性变化,提出了与海面方向辐射特性的耦合作用模型及海洋目标高分辨率遥感成像仿真方法。通过频谱分析的方法构建海面三维模型,使用计算流体力学的方法构造了船只航行流场的三维几何模型。根据海面组分分布的不同将其辐射特性与三维结构关联,构建了亚米级海洋场景三维辐射模型。通过辐射传输计算、场景内部多次反射模拟及大气影响和传感器效应仿真,最终得到观测条件下的卫星遥感图像。结果表明,将GF-6卫星全色波段实测图像与相同成像条件下的仿真图像对比,图像均值的误差为9.17%,标准差误差为9.21%,在平均灰度值、灰度分布、纹理细节等方面都具有较好的一致性,可以较真实地模拟高分辨率卫星成像下的海洋目标场景。
图像处理
单目相机非合作目标提取及位姿检测
田光宝, 王见, 王博文
2021, 50(12): 20210166.   doi: 10.3788/IRLA20210166
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针对单一方法难以兼顾图像全局和局部信息准确提取现场环境下的非合作目标边缘的难点,融合聚类等多种算法,提出一种边缘提取新方法。首先,根据图像像素值聚类,每2类间通过阈值进行分割得到1张二值图像;接着将二值图像进行或操作合并。将图像取反后保留最大面积的连通域得到目标分割图片,并提取目标边缘。最后,根据Zernike矩进行亚像素边缘计算。该边缘提取新方法具有较强的适应性,在实际的环境下均可快速有效提取出目标边缘。实验中的非合作目标为设备的三个内孔,用上述方法提取亚像素边缘后拟合出圆心,并用圆心进行相对位姿测量。实验结果表明,该方法鲁棒性强、精度高,最大的位置偏差为0.12 mm,垂直光轴方向姿态角的测量精度可达0.02°,其他两个姿态角的测量精度可达0.07°和0.08°。
基于空间联合的红外舰船目标数据增强方法
黄攀, 杨小冈, 卢瑞涛, 常振良, 刘闯
2021, 50(12): 20210281.   doi: 10.3788/IRLA20210281
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针对红外舰船目标图像数据少、获取难度高等问题,结合图像的几何变化以及金字塔生成对抗网络的特征拟合,提出一种几何空间与特征空间联合的红外舰船目标图像数据增强方法。首先,利用基于几何空间的几何变换、混合图像及随机擦除等图像变换方法对红外舰船目标图像进行增强;然后,根据红外舰船图像特点,改进金字塔生成对抗网络(SinGAN),在生成器引入In-SE通道间注意力机制模块,增强小感受野特征表达,使其更适合用于红外舰船目标;最后,在数据集层面联合基于几何空间的几何数据变换和基于特征空间的生成对抗网络两种方法,完成对原始数据集的数据增强。结果表明:以YOLOv3、SSD、R-FCN和Faster R-CNN目标检测算法为基准模型,开展红外舰船图像数据增强仿真实验,采用增强数据训练的网络模型的舰船目标检测平均精度(mAP)均提高了10%左右,验证了所提方法在小样本红外舰船图像数据增强方面的可行性,为提高红外舰船目标检测算法提供了数据基础。
单演信号在红外图像目标分类中的应用研究
杨雅志, 李骏
2021, 50(12): 20210165.   doi: 10.3788/IRLA20210165
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红外成像是夜间观测的重要手段,在军事民用领域都有着广泛运用。针对红外图像目标分类问题,将单演信号引入用于特征提取,用于对目标特性的分析。经过单演信号处理后的红外图像可用幅度、相位和方位三个成分描述。对于每一个成分的多尺度结果,采用矢量串接以及降采样结合的方式构建单一特征矢量。最终构造得到的三个特征矢量能够反映目标的多层次特性。采用联合稀疏表示作为三种单演信号特征矢量的表征模型。在重构过程中,充分利用三类特征之间的关联性从而提高整体重构精度。在不同类别上按照联合稀疏表示的求解结果计算对于测试样本的重构误差,进而决定测试样本的类别信息。该方法通过单演信号获取红外图像中目标的多层次特性,基于联合稀疏表示模型对这些特征进行充分分析和挖掘,从而提高目标分类的精度和稳健性。实验基于公开的中波红外(Medium wave infrared,MWIR)图像数据集开展,分别对原始样本、模拟噪声样本以及模拟遮挡样本进行分类。根据实验结果,并与几类现有算法对比,反映了所提方法对于红外图像目标分类问题能够取得更高的有效性和稳健性。
高光谱-LiDAR 融合的条件随机场分类方法
王雷光, 耿若筝, 代沁伶, 王军, 郑晨, 付志涛
2021, 50(12): 20210112.   doi: 10.3788/IRLA20210112
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为有效利用高光谱影像与LiDAR数据的互补性信息,解决单一融合策略造成的场景解译地物边界不准确和分类精度低的问题,提出了一种光谱-空间-高度特征融合、并顾及场景地物类别共生特性的条件随机场分类方法。首先,对两种数据分别提取光谱及形态学特征,对特征集采用图模型进行特征融合,将特征输入概率支持向量机分类器,得到初始分类结果。然后,基于融合特征计算反映像素间类别本质差异的局部光谱-空间-高度协同的异质性值,并统计类别间的空间共生关系。最后,在条件随机场框架内,整合初始分类结果、局部异质性信息及类别共生关系,通过目标函数的迭代求解获得最终分类结果。通过将像素间的权重定义为对应像素位置融合特征的归一化欧式距离的单调减函数,对标记不同但特征差异较大的类别间给予较小的权重,以达到地物边界空间规整化的目的。通过对标记不同但共生概率较大的类别对给予较小的权重,达到保留空间关系稳定的类别对的目的。采用城区场景的美国休斯顿地区数据集和林区场景的中国广西高峰林场两组数据集对提出方法进行了验证。实验结果表明:休斯顿和高峰林场数据集精度分别达到94.00%和92.84%,分类结果的“胡椒盐”现象明显减少,证明了该方法的有效性。
基于几何代数的SVS-NLMS点云配准算法
崔文弢, 焦卫东, 庞艳丽
2021, 50(12): 20210115.   doi: 10.3788/IRLA20210115
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针对欧氏空间点云配准方法匹配精度低、计算成本大、收敛速度慢等问题,利用几何代数对于高维空间的表达能力,提出一种基于几何代数的点云配准算法。首先,将点云数据转化为几何代数形式,基于几何代数的rotor转子,给出了几何代数空间点云配准的代价函数。其次,结合归一化最小均方算法,将求解rotor转子模拟为信号滤波问题,在几何代数空间基于最速下降法构建rotor转子迭代公式,使每次迭代计算仅使用一对匹配点对而不是全部点对。迭代计算得到的转子可用于任意维度的旋转估计问题,从而将三维点云逐步旋转配准。最后,为进一步解决收敛速度与稳态误差之间的冲突,利用Sigmoid函数给出了一种变步长的rotor转子迭代公式,在加快收敛速度的同时降低稳态误差。采用模型数据集与公共数据集验证所提算法的配准性能,与经典迭代最近点算法相比,模型数据集的配准精度由10−2提升至10−8数量级,公共数据集的配准精度提升35%,所提算法收敛速度更快,配准精度更高,且具有较低的稳态误差。
基于最大熵准则的多视角SAR目标分类方法
李宁, 王军敏, 司文杰, 耿则勋
2021, 50(12): 20210233.   doi: 10.3788/IRLA20210233
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针对合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)目标分类问题,提出基于最大熵准则的多视角方法。采用经典的图像相似度测度构建不同视角SAR图像之间的相关性矩阵,在此基础上分别计算不同视角组合条件下的非线性相关信息熵值。非线性相关信息熵值可分析多个变量之间的统计特性,熵值的大小即可反映不同变量之间的内在关联。根据最大熵的原则选择最优的视角子集,其中SAR图像具有最大的内在相关性。分类过程以联合稀疏表示为基础,对具有最大熵值的多个视角进行联合表示。联合稀疏表示模型同时处理若干稀疏表示问题,在它们具有关联的条件下具有提升重构精度的优势。根据不同视角求解得到的表示系数,按照类别分别计算对于选取多视角的重构误差,并根据误差最小的准则进行最终决策。文中方法可有效对多视角SAR图像样本进行相关性分析,并利用联合稀疏表示利用这种相关性,能够更好提高分类精度。采用MSTAR数据集对方法进行分析测试,通过与几类其他方法在多种测试条件下进行对比,结果显示了最大熵准则在多视角选取中的有效性和文中方法对SAR目标分类性能的优越性。