多帧PML规整化湍流退化图像复原算法

从湍流退化图像中有效地恢复出原目标图像,是空间目标成像观测亟待解决的问题。为解决强模糊实际观测湍流退化图像的复原问题,本文提出了多帧PML规整化图像复原算法。该算法主要利用非线性规整化项在点扩散函数和目标图像的估计过程中进行平滑。为验证算法的有效性,针对强噪声退化图像进行了恢复实验,实验结果证明,该算法对于强噪声湍流退化图像的复原是非常有效的。     

幸运成像技术的发展现状及启示

幸运成像技术可以消除大气湍流对光学测量图像的影响,获得空间目标的高分辨力图像。在空间目标探测与天文目标观测领域有着良好的应用前景。本文在综述幸运成像技术国内外研究现状的基础上,归纳了＂幸运成像＂的技术特点,并据此对我国幸运成像技术的应用和发展提出了个人建议,认为将幸运成像技术用于自适应光电望远镜,用于靶场高帧频图像的事后处理,并实现其准实时化,是该技术的应用和发展重点。     

面向高轨目标的强度相干成像技术研究

强度相干成像技术是指利用地基强度相干阵列测量空间目标光强随机涨落的相干性,可获得目标的空间频谱模值,结合目标先验信息即可恢复目标光强分布图像.这种成像方法具有成像分辨力高、设备精度要求低、受大气湍流影响小等优点,目前已应用于恒星目标的成像观测领域,是一种有发展前景的地基光学成像手段.在综述强度相干技术原理与发展历程基础上,分析了利用强度相干阵列对高轨目标成像的可行性,认为在利用强度相干阵列对高轨目标成像过程中,主要存在空间频谱探测信噪比低和相位恢复复杂2大难题,提出利用激光主动照明对目标进行探测,同时采用符合计数方法和正则化优化方法可提高探测信噪比与相位恢复质量,对实现高轨目标成像有一定参考.     

傅里叶望远镜原理及改进研究

傅里叶望远镜是利用激光主动成像、光学合成孔径等技术的空间目标高分辨力成像技术,美国地球同步轨道卫星激光成像国家实验基地(Geo Light Imaging National Testbed,GLINT)是一项研究采用傅里叶望远镜技术对地球同步轨道卫星成像的计划。本文介绍了傅里叶望远镜的基本原理,阐述了GLINT的组成及简单原理,说明了目前GLINT经过必要改进可以应用于对低轨卫星成像。     

基于分数阶傅立叶变换的湍流退化图像相位恢复算法研究

为克服气动光学效应对目标成像的影响,针对湍流导致的图像退化问题,将分数阶傅立叶变换引入到相位恢复算法中,由分数阶傅立叶域的幅值得到目标的自相关,进而转化为解相关问题的求解恢复目标图像。为改进解相关算法,采用最小二乘共轭梯度法解高斯-牛顿方程,有效提高了算法的收敛速度和正确的收敛概率。仿真试验结果表明该算法对湍流退化具有较好复原能力。     

高轨目标掩星成像相位恢复技术研究

高轨目标掩星成像通过观测高轨卫星对恒星的遮掩过程,实现对高轨目标的成像.该方法采用望远镜线性阵列观测高轨目标遮掩恒星过程中恒星亮度变换,获得高轨目标在地面的投影,通过相位恢复方法可计算得到卫星轮廓图样,具有成像分辨力高,设备制造难度小等优点,在高轨目标成像领域具有较好应用前景.本文分析利用掩星成像方法对高轨目标成像的可行性,重点对掩星成像过程的相位恢复方法进行改进,根据掩星成像特点对输入输出算法进行优化,仿真结果表明：改进后的相位恢复方法可显著提高图像恢复质量和掩星成像方法的空间分辨力.     

空间X射线反射式聚焦系统的同步辐射表征技术

针对脉冲星观测与计时导航等领域对空间X射线望远镜测试与标定的迫切需求，综述了目前国内外基于同步辐射和X射线自由电子激光光源发展的多种高精度的反射式聚焦系统的面形检测、系统标定和反射率计量测量技术。着重介绍了细光束、哈特曼波前传感器、光栅干涉、近场散斑等面形测试方法在不同尺度和面形的反射镜在线测量中的应用，阐明了其在工程应用中的优劣。介绍了同步辐射装置在空间X射线望远镜的在线成像和校准以及反射率计量上已开展的卓有成效工作。期望通过相关综述介绍，可以推广空间X射线望远镜反射元件广泛利用同步辐射等大科学装置进行性能表征实验，以此促进相关领域的进一步发展。国内同步辐射大科学装置的建立和蓬勃发展为大尺度空间X射线望远镜的在线检测、校准和光学性能表征提供了重要支撑。     

提高TDICCD相机成像质量的研究

根据TDICCD器件的特点，分析了光学系统，像元尺寸对图像分辨力的影响，研究了器件噪声，速高比和曝光控制对图像质量的影响，采用相关双采样技术，速高比自动引入和自动曝光技术，提高了TDICCD相机的成像质量。     

相位差异技术在靶场光学测量设备中的应用

在分析光学设备需求、相位差异技术基本原理的基础上,对相位差异技术进行实验验证,并就其在靶场光学测量设备中的应用进行技术探讨。根据实验结果,原始图像的Fisher值为6.98×10-4,采用相位差异技术恢复后,图像的Fisher值提高到2.50×10-3,恢复结果验证了相位差异技术对水平传输过程中大气扰动的抑制能力。研究表明,该技术可有效改善大气湍流、光学系统像差对光学测量设备高分辨力成像的影响,还可应用于光学测量设备安装调试过程以及外场期间故障诊断和像差检测及校正。针对该技术实时性不足的问题,提出了优化算法、优化软件结构、选择高性能处理器等解决方案。     

粒子像斑三维定位的透视成像原理和方法

在三维粒子成像测速（ＰＩＶ）方面,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得ＰＩＶ图像,如何根据这些不同光轴获得的ＰＩＶ图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此,提出了根据多幅不同光轴的ＰＩＶ图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法。精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键,妆测定透视中心（照相机的光学中心）和透视平面在空间的     

微振动影响下的TDICCD相机图像复原方法

随着遥感卫星成像分辨率的不断提高,微振动对空间相机成像质量的影响已不能忽视。本文主要针对微振动影响下的时间延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）图像的复原方法进行了研究。首先,结合成像器件与目标存在相对运动时的曝光成像规律和TDICCD相机成像原理,建立了微振动下TDICCD相机的成像模型,并进行了仿真得到退化图像。然后,对面阵图像复原方法进行了介绍。最后,将面阵复原方法改进推广至TDICCD图像复原,提出了一种微振动影响下的TDICCD相机图像复原方法,并进行了仿真。恢复图像各指标均有一定提升,验证了方法的有效性。     

基于8051的激光散斑控制器

针对激光显微成像出现的散斑,提出在光线光路中振动光线控制散斑的方法。具体以8051芯片为处理器,控制AD9850-DDS芯片产生不同频率的信号,并用ULN2003增强输出,控制固定在音圈电机上的多模光纤振动,最后通过CCD所采集图像散斑对比度验证方法。利用上述方法得到结论:在将设计的散斑控制系统应用于激光显微成像,控制频率为50Hz时,采集图像的散斑噪声获得最小值,并且采用40X显微物镜实现了CD-R盘片的高分辨激光显微成像。     

单站发射多站接收的空间目标激光测距技术

激光测距作为空间目标测定轨精度最高的技术,对非合作目标的测量精度比微波雷达、光电探测等技术高1～2个数量级,非常有利于非合作目标的精密定位、轨道复核及精确编目,保障在轨空间飞行器的安全。激光在非合作目标表面会发生漫反射,返回光斑弥散、回波微弱,采用大口径望远镜接收系统是必要的。鉴于大口径望远镜研制难度大,提出基于单站发射多站接收的空间目标激光测距新方法,即采用多接收望远镜增加接收面积,实现目标测量能力提升。通过分析单站发射多站接收的激光测距技术特点,基于双望远镜系统开展空间合作目标测量实验,验证了多望远镜接收激光信号的可行性,为该测距技术发展奠定了实验基础。     

大气湍流光学长曝光像的数值计算

在介绍大气湍流光学长曝光像的两个模型——高斯模型(空间域模型)和统计平均光学传递函数模型(空间频率域模型)的基础上，推导两模型之间的关系与差别，并应用两模型数值计算了扩展目标通过大气的长曝光成像结果。此外，还应用高斯模型给出了自适应光学系统校正后的远场光斑。     

俄罗斯新的侦察卫星

这种新的先进的20吨成像侦察卫星,其尺寸像小型公共汽车那样大,而且与“哈勃”空间望远镜相似。Arkon-1是俄罗斯发射的最大的侦察卫星,可提供高度灵活的大面积监视,分辨率为2-5米,与1991年海湾战争后为美国侦察卫星推荐的类似。 Arkon-1采用非折叠式光学装置,使其望远镜的焦距达到27米。不像美国的KH-11卫星,Arkon-1并不设计成从中空提供极详细的成像目标,而是在倾角为63.4度的2800×1500千米轨道上运行,它在那里有较宽的     

空间目标地基光电探测与识别技术的发展

空间目标地基光电探测与识别技术是空间态势感知的主要技术手段之一。首先归纳了空间目标的典型光学特征,分析了用于轨道与光学特征探测与识别的两类光电望远镜特点,梳理了国外空间目标光电探测与识别技术的发展历程,简要总结了空间目标地基光电探测与识别技术和应用需求间的主要问题,展望了空间目标光电探测与识别技术的未来发展方向。     

剪切电子散斑干涉在蜂窝夹层粘接质量检测中的应用

介绍了激光电子剪切散斑干涉成像系统的原理;用该系统检测了蜂窝结构件的缺陷,缺陷散斑图像清晰可辨。试验表明,该系统可用于复合材料结构和蜂窝夹层结构的无损检测。     

532nm激光对TDI线阵推扫相机干扰效果评估

拟探讨激光对TDI(时间延迟积分)线阵推扫相机的干扰能力评估问题。实验中利用电动转台建立了激光干扰TDI线阵推扫相机的实验平台。评估理论方法上基于光学传递函数、成像对比度建立了一种干扰评估准则。获得了不同入瞳功率条件下的干扰图像。建立了激光干扰能力与图像对比度的关系,即在典型目标空间调制度对比度下降到0.01之后图像无法被人眼有效识别的判据条件。对获得的实验干扰图像进行分析表明,激光还能够对饱和区域外的图像造成有效干扰。在入瞳激光功率小于50mW时,532nm激光对Dalsa 4k、8kTDI线阵推扫相机的实验评估表明,干扰范围约为饱和区域的4倍。开展了532nm连续激光对TDI线阵推扫相机的干扰效果实验,建立了一种基于光学传递函数、成像对比度的干扰评估方法,并对实验结果进行了干扰效果评估。研究结果对图像评估以及激光防护等应用具有一定参考价值。     

红外成像制导中目标图像序列的仿真生成

在红外成像制导技术的算法研究中，目标红外图像序列是进行仿真验算的基础，通常真实的图像序列较难获得，本文通过建立空间目标的透《视投影模型来模拟红外成的过程，并由计算机作图得到目标的二值图像，为目标识别、跟踪算法及制导率的仿真验算打下了基础。     

高超声速钝楔边界层转捩大涡模拟

 以五阶迎风和八阶对称格式混合差分格式求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程，对来流Mach数为6.0、半锥角5°的高超声速空间发展钝楔边界层转捩至完全湍流进行了大涡模拟。时间推进采用紧致存储三阶Runge-Kutta方法，亚格子尺度模型为Driest因子修正的Smagorinsky涡黏性模型。通过定常流场入口边界附近吹／吸引入不稳定扰动斜波的方法数值模拟得到了层流失稳转捩直至完全湍流的空间发展全过程。对扰动的线性、非线性增长以及湍流斑的形成和发展进行了分析，给出了转捩及完全湍流下的速度相关量统计并与实验、DNS结果进行了对比分析，计算结果与理论及实验吻合。